作者:王翔 张喆 来源:解放军报 发布时间:2015/7/16 16:27:56
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揭秘辐射源指纹识别技术:监控敌方兵力部署

 

雷达、电台等辐射源都有自己唯一特定的“指纹”,且无法消除和伪造

利用“指纹”识别技术,能够把众多相同型号的电子设备准确区分出来

本期邀请国防科技大学黄知涛教授为您解读——

“指纹”识别:给你一双战场“火眼金睛”

专家简介

黄知涛,国防科技大学电子科学与工程学院教授,博士生导师,信息与通信工程方向学术带头人。多年从事辐射源指纹识别基础理论及其应用研究,发表相关SCI论文50余篇。第十四届全军学习成才标兵,中国青年科技工作者协会理事,全国百篇优秀博士学位论文提名获得者,入选教育部新世纪优秀人才支持计划。

核心提示

每个人都有自己独一无二的指纹,在日常生活中人们也经常用到指纹。如果说,雷达、通信电台这些辐射源也都有“指纹”,你会觉得惊讶吗?上世纪60年代,美国政府正式提出辐射源“指纹”的概念,目的是指示移动的通信发射机目标。准确地识别这些“指纹”,对于军事作战具有重要价值。随着需求的发展,“指纹”识别的重要性日益凸显,国外经过几十年的研究积累,目前辐射源“指纹”识别技术已经向实用化、体系化方向发展。

巧妙识别,唯一特性暗含身份密码

俗话说,“世界上没有两片相同的树叶”。日常生活中,我们往往会遇到双胞胎或者多胞胎,而实际中的辐射源(如雷达、通信电台等)就如同一胎多胞的兄弟,具有同一型号的数以千计的辐射源,要想准确区分,还真是难上加难。

怎样才能分辨出外表看起来一模一样的多胞胎兄弟呢?利用指纹我们就可以把一群多胞胎兄弟一一区分开来。那么,对于“人数众多”的辐射源多胞胎兄弟们来说,它们是否也存在“指纹”,是否也同样可以利用“指纹”来识别它们呢?答案是肯定的。

为了与我们通常意义上的人类生物指纹作区别,辐射源的“指纹”通常被冠以“辐射源指纹”的名称。辐射源的“指纹”是怎样产生的呢?这个问题一直困扰着众多研究人员。时至今日,虽然还不能完全精确解释辐射源指纹产生的机理,但仍然可以从中发现端倪。

正如生物指纹被认为是人类的固有属性一样,辐射源指纹也被认为是辐射源的固有属性,这种固有属性无法消除和伪造,具有唯一性。其主要来源于两个方面,一是半导体器件固有的非理想特性,二是辐射源制造过程中产生的各种误差。简而言之,现实与理想的差距是辐射源指纹产生的主要根源。

既然辐射源指纹是辐射源的固有属性,那我们怎样才能“看”到辐射源指纹呢?与人类的生物指纹不同,辐射源的“指纹”一般隐藏在信号中,通常难以直接“看”到。而经过几十年的研究,针对雷达和通信电台这两类辐射源,人们逐渐发展形成了两大类辐射源指纹观测技术体系,其基本思路都是从时域、频域、调制域、变换域等不同的“视角”来观察指纹,根据指纹在不同“视角”表现出的不同特点,再运用一些有效的数学工具来提取指纹。

精准区分,实时监视掌控战场态势

早在越南战争中,美军就开始利用辐射源指纹识别技术识别敌我双方的雷达。在科索沃战争中,该技术的功效进一步得到了实战检验。在此之后的几年时间里,具备辐射源指纹识别功能的新型电子侦察系统迅速装备到美国各军兵种的预警、侦察以及电子战装备上。

从目前公开的资料与报告看,美军已经加装或正在加装大量具有辐射源指纹识别功能的模块平台,无论是空中的E-3、P-3等无人侦察机,还是情报收集船、海洋监视卫星等,美军已经建立了超过30000部雷达指纹特征库。除美国外,英国和加拿大也已开发出辐射源指纹识别系统,而德国正在研制的“欧洲鹰”无人机以及捷克的“维拉”系统也声称具有辐射源指纹识别能力。

辐射源指纹识别技术最神奇的功能是能够把众多生产厂家、型号、参数完全相同的电子设备准确区分出来,进而可以获取更多有价值的情报。

——识别敌方不同作战单位的身份。即使各个作战单位装备了同型号的电子设备,辐射源指纹识别技术也能将这些设备一一区分开来,并与对应作战单位相关联,从而实现对作战单位身份的识别。

——识别敌方真实目标与诱饵目标。辐射源指纹具有唯一性,无法消除和伪造。虽然诱饵目标可以发射与真实目标高度相似的信号,但却无法伪造与真实目标完全一致的辐射源指纹。利用指纹识别技术就能有效地区分真实目标与诱饵目标。

——获取战场电磁态势,了解敌方兵力部署情况及活动规律。利用辐射源指纹识别技术可以区分不同作战单位的身份,进而获取敌方兵力部署情况。通过对各个作战单位进行跟踪监视,就可以有效掌握其活动规律。

辐射源指纹识别技术除了具有军事价值外,在民用领域也越来越体现出广阔的应用前景。目前无线网络的身份认证方法普遍基于密钥认证方式,一旦发生密钥泄漏,就会形成极大的安全隐患。例如在五花八门的无线网络攻击中,最具威胁的一种是设备模拟攻击,攻击者可以模拟所有的识别信息,因此安全系统很难识别入侵者,造成巨大的安全漏洞。针对这种攻击,只有利用不可模仿的识别信息才能有效识别入侵者,这也正是辐射源指纹识别技术的优势所在。

“战争利器”,尚需在未来实战中完善

新事物的发展从来不会一帆风顺,辐射源指纹识别技术的发展也一直伴随着怀疑与挑战。然而,实战是对军事技术最好的检验。尽管辐射源指纹识别技术在实战中显示了巨大的军事价值,但迄今仍面临一些关键性挑战。

——对辐射源指纹产生机理的精确解释。已有的研究尚未完全解释辐射源指纹产生的根源是什么。能不能找到完备的模型来精确描述辐射源指纹产生的机理?

——对辐射源指纹稳定性的深入认识。辐射源指纹是不是一成不变的?影响辐射源指纹的本质因素又有哪些?这些问题在辐射源指纹识别技术领域尚待进一步的研究。

——对辐射源指纹观测方法的深入研究。已有的关于辐射源指纹观测方法的研究主要还是基于试验探索阶段。这些方法尚不能保证精确地观测到所有辐射源指纹。

辐射源指纹识别技术正是在各种怀疑和挑战中成长起来的。虽然还没有完全成熟,但它的神奇功能在实战中已经初显神威,令各大军事强国为之着迷。

相信辐射源指纹识别技术这把“战争利器”,经过未来实战的不断检验和完善,必将显示出日益强大的生命力。(原标题:揭秘辐射源指纹识别技术:监控敌方兵力部署)

 
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2015/7/17 13:14:07 xxuhan
指纹图谱是三维甚至可以是多维的。不知道军事上发展到什么程度了。
目前已有1条评论
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