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认知无线电技术在军事通信中的运用分析

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李夏媛1 周震2

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的认知无线电技术有了很大进展，认知无线电技术是从软件无线电延伸出来的具有更高层概念的无线电通讯技术。

        1身份证号码：41080219880924xxxx 河南省焦作市 454000；
        2身份证号码：41030519841115xxxx 河南省焦作市 454000
        摘要：随着科学技术的发展，我国的认知无线电技术有了很大进展，认知无线电技术是从软件无线电延伸出来的具有更高层概念的无线电通讯技术。近年来，认知无线电技术以其灵活、智能、可重配置的特性在无线通讯的多个领域得到了广泛应用。笔者主要阐述了认知无线电的概念以及主要技术，并分析了认知无线电技术在军事通信中的应用。
        关键词：认知无线电；军事通信；运用
        引言
        自从学会用电，人类和电便密不可分。如今，人们生活中电气化程度越来越高，电能已不可或缺。传统电能传输普遍采用金属导线和电缆线等传输介质，其在电力传输过程中不可避免地会产生传输损耗、线路老化、尖端放电等问题，从而为一些易燃、易爆场景的供电设计带来困扰。无线电能传输作为一种新型的电能传输方式有效避免了“不宜、不易”使用导线供电场景中的诸多弊端，提高了供电方法的自由度，拓展了人们对电能传输方法的想象。经过多年发展，无线电能传输技术在家用电子设备、智能家居、医疗设备、工业机器人、物联网、水下探测设备、交通和航空航天等领域快速应用，并正向更广泛的领域渗透，部分技术研究成果已成功实现产品化与产业化。
        1无线电能传输技术分类
        随着无线电能传输技术理论研究的深入与发展，科研工作者面向不同的应用场景和实际问题，不断提出与无线电能传输技术相关的新名词和新概念。本文通过查阅现有文献资料，将无线电能传输技术按能量传输机理和能量收发端耦合空间位置变化两种方式进行分类。目前，以SDR为基础的无线电系统向高度复杂化衍进，新型的超宽带多路数字化无线电收发信机具备动态可重构的功能，可以依照用户需求，实现软件的在线加载和硬件资源的动态调度．同时，认知无线电（cognitiveradio，CR）的提出使得传统的无线电具备和外界交互的能力，虽然CR具备学习的能力，但本质上它仍然是软件无线电SDR基础之上的衍进。SDR面临的问题本质上还是传统无线通信的分散的体系结构和思维方式决定的．为解决SDR面临的问题，提出了智能无线电或者智能定义的无线电系统．IR/IDR系统的核心思想是在保留传统SDR系统射频单元功能模块的同时，利用可端-端训练的深度神经网络替代传统无线通信系统数字域的全部功能。
        2IR/IDR无线通信系统的联合优化
        IR/IDR无线通信系统可以有两种工作模式．一种为现有系统的兼容模式，即无线电信号收发两端中，有一个为传统通信系统，另一种为联合优化模式，即无线电信号收发双端均为IR/IDR系统．兼容模式下，IR/IDR系统可利用发射或接收固定训练信号的方式，与传统通信系统配合工作．实验证明，在此情形下的无线通信系统的整体性能会有明显提升。联合优化模式下，IR/IDR系统可简化为一个带有内部噪声的特殊DNN．当信道固定时，系统的内部噪声的变化规律也随之确定．利用已知的输入与输出信号数据与噪声描述机制，联合优化的IR/IDR系统获得的有效性和稳定性提升较兼容形式下的IR/IDR系统更加显著。
        3认知无线电技术在军事通信中的运用
        3.1电磁环境感知技术的运用
        认知无线电的重要技术之一就是对于环境的感知能力，认知无线电系统内部可以感知外部操作的电磁环境，并改变电磁环境参数。因此在军事上有效利用认知无线电技术可以提升认知无线电内部系统对于电磁环境参数的认知能力。在目前的信息化作战中，不同的作战平台需要接受不同种类型的电磁信号，这样就会导致电磁感应信号发生交错，频谱的信号将会发生重叠，这些变化形式多样并且破坏性和针对性较强的频谱增加了军事通信的难度。

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然而认知无线电对于环境感知技术的应用，可以实现军事通信环境感知和信息通讯的融合，这样就可以实现信息指挥的一体化。在进行军事通信的过程中，可以将多个通讯平台接收的电磁信号进行组合，进而形成一种电磁信号感应系统。这种电磁信号感应系统的工作原理就是将每一个电台当作感知电台和通信电台，这样多个电台的组合就可以形成电磁环境感知网络，再加上军事电台在信息化战场上分布的广泛性和均匀性，这样就可以使得电磁环境的感知技术可以满足不同时间地点、不同频率电磁环境的感知要求。这样就可以实现电磁环境感知和通信指挥的一体化，很好地解决了来自于海陆空不同作战平台电磁辐射形成的复杂电磁环境对于联合作战的影响，使得通信指挥一体化成为现实。
        3.2水下探测设备
        水下探测设备和水下机器人等水下设备的持续供电一直是军用和民用领域研究的重要问题。目前广泛采用有线供电或电池蓄能供电的方式，这两种方式在灵活性、续航能力、自身体积和质量上具有不足。因此，无线电能传输技术在这种特殊环境下的应用具有不可代替的优势。
        3.3基于知识图谱模型的语义推理
        知识图谱是一种语义网络，也是一种重要的知识标识方式。基于知识图谱的模型在进行语义推理上具有天然的优势，可以通过语义推理挖掘出蕴含在语义中的信息。如前面所述，在战场通信网络与网络安全威胁分别进行充分演绎的情况下，这些概念可能将产生语义上的联系。利用语义推理的方式分析特定通信网络与网络威胁之间的关系，对二者之间的语义连通性以及关联强度进行估计，进而对网络安全威胁是否对战场通信网络产生威胁，以及威胁程度进行初步估计。在具体分析推理过程中，可根据网络安全威胁的生成机理和危害效果等进行建模，针对典型的攻击场景，对其实施过程进行分解，在实施过程中加入网络威胁因素，通过知识图谱推理其影响的网络要素，进而对网络威胁进行评估。
        3.4军事认知抗干扰通讯
        在信息化的军事战场上不仅要求军事通信具备时效性、准确性、便捷性的特点，还要求军事通信具有较强的抗干扰能力，因此在军事通信技术的改革中就十分强调对于军事通信抗干扰能力的改进和提升。传统的无线电通讯技术，并不具备很强的抗干扰能力，往往只能够针对一种或者几种无线电干扰信号进行预防，而且受到多路径效应的影响，电磁信号的抗干扰效果并不好。但是认知无线电技术的运用就可以有效提高电磁信号的抗干扰能力。认知无线电技术具备实时感知外部环境的功能，因而可以及时监测外部环境中存在的各种干扰信号，并且认知无线电系统可以自动根据频谱传播的需求和所处的电子信号环境选择合适的抗干扰技术，有效地预防电磁干扰信号对于频谱的传播影响。而且这种认知无线电网络还可以通过形成干扰网络，对地方的无线电信号传播产生干扰作用。
        结语
        综上所述，认知无线电技术是继软件无线电技术后的新型电子通信技术，其具备的感知能力、频谱管理能力、抗干扰能力决定了其在军事通信中的广泛应用。认知无线电技术从20世纪末提出至今，经过长时间的发展，其通信功能更加完善，其具备的关键技术也能够保障信息的高效共享和信息的一体化管理，这些都将会为军事通信提供坚实的保障。
        参考文献：
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        [2]倪水平.基于对抗模式的认知无线电频谱感知与分配技术研究[D].北京：北京邮电大学，2018.
        [3]赵耀鑫.关于军事通信应用认知无线电技术效果的分析[J].信息系统工程，2017（11）：67.
        [4]袁跃，许榴佳.认知无线电技术及其在军事通信上的应用[J].计算机产品与流通，2017（10）：61
        [5]宋兰.军事通信中认知无线电的使用前景分析[J].信息通信，2017（8）：280-281.