0 引言

近年來爆發(fā)的阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭以及俄烏戰(zhàn)爭，無一例外以電磁波為載體作為當代軍事戰(zhàn)場通信的重要方式[1]。如今戰(zhàn)場電磁環(huán)境變化復雜，隨著空間軍事電磁設備的快速增長、運行模式愈發(fā)多樣、部署空間從早期的陸地發(fā)展到海洋和外太空，電磁信號越來越密集，加大了信號獲取難度，造成當今電磁環(huán)境日趨復雜多變[2]。如何在戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境中捕獲敵軍信號，提取關鍵信息，區(qū)分出敵我雙方的不同輻射源個體，同時獲取輻射源的型號、地理位置、信號參數(shù)等信息，對于我軍掌握戰(zhàn)場制信息權、實現(xiàn)精準打擊尤為關鍵。

指紋識別技術最初通過采集生物指紋特征，用于身份識別，是一種技術成熟的身份識別技術[3]。隨著當代通信技術的飛速發(fā)展，指紋識別的含義逐漸拓展至輻射源的個體識別。

信號指紋產(chǎn)生的本質(zhì)原因是由于制造過程中不可避免的硬件誤差，使得傳輸信號產(chǎn)生不會影響正常通信功能的極其輕微的失真，具有穩(wěn)定性和規(guī)律性的特點[2]，可以通過提取特征信號實現(xiàn)對輻射源個體進行識別，即為信號指紋識別技術[4]。在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍成功運用信號指紋識別技術，精準定位敵方電臺并一舉摧毀。因此，掌握信號指紋識別技術，實現(xiàn)輻射源的個體識別，已經(jīng)成為獲取情報、把握戰(zhàn)場主動權的有效途徑[5]。

信號指紋識別是一種基于物理層的設備識別方案，其概念來源于雷達識別領域的特定輻射源識別(Specific Emitter Identification，SEI)。傳統(tǒng)的雷達識別是通過各種脈沖參數(shù)對雷達進行識別，當脈沖參數(shù)相似時，雷達系統(tǒng)會表現(xiàn)出相似的電磁特性，此時則難以識別不同雷達個體。

為了解決雷達個體識別問題，以美國為代表的軍事大國率先開展關于信號指紋識別技術的研究，迄今為止已取得快速發(fā)展。早在1977年，美國海軍實驗室開展雷達領域SEI的研究，通過提取特征信號成功識別雷達發(fā)射器，其項目負責人Goodwin率領團隊在該領域上研究十多年，并且因此獲得美國海軍文職人員卓越貢獻獎[6]。美國陸軍于1990年啟動測量與特征情報“Measurement and Signature Intelligence(MASINT)”管理計劃，是基于SEI技術的延伸，重點研究能反映輻射源個體信息的指紋特征[7]。此外，歐洲的發(fā)達國家也在軍事領域加強信號指紋識別技術的研究。英國QinetiQ公司近年研制了CELT Mariner RWR船用告警器，捷克研制了具備SEI技術的VERA-E系統(tǒng)，德國即將研制具備SEI技術的“歐洲鷹”無人機[7]。信號指紋識別技術不僅僅可以實現(xiàn)敵我輻射源個體的識別，同時可以獲取敵方輻射源地理位置、型號等相關設備信息，進一步獲取通信網(wǎng)絡、作戰(zhàn)指揮等相關信息，在軍事上的應用舉足輕重。國際上的軍事大國重視對信號指紋識別技術的研究，并且已經(jīng)成功運用到設備研制和戰(zhàn)場實例中，例如近期的俄烏戰(zhàn)爭，美軍和歐洲強國的軍事裝備在戰(zhàn)場上取得了良好的軍事效果。

20世紀90年代，民用信號指紋識別技術開始發(fā)展，且得到廣泛應用。由于信號指紋具有獨一無二、難以仿冒的特點，可以作為輻射源個體特殊的身份標識。目前，信號指紋識別技術已經(jīng)被多個無線通信系統(tǒng)驗證，例如雷達、Wi-Fi、ZigBee、蜂窩移動網(wǎng)絡等。由于指紋識別技術工作在物理層，和上層身份接入機制相輔相成，可以有效彌補傳統(tǒng)個體識別技術的不足，提高無線網(wǎng)絡接入的安全性[6]。

近年來，國內(nèi)開始著手信號指紋識別技術的研究，并且取得了階段性研究成果。國內(nèi)多家科研機構和高校，例如華中科技大學、電子科技大學、東南大學、西安電子科技大學、電子科技集團第36所和第10所，在理論研究(主要是算法研究和計算機仿真方面)上取得了一定研究成果[4]，通過對信號特征提取算法的不斷改進和優(yōu)化，提高個體識別效果。華中科技大學的徐書華博士，在理論研究的基礎上，采用電臺實物個體進行實驗驗證，實驗結果顯示，在較低信噪比環(huán)境下，可以實現(xiàn)同一型號的不同電臺個體識別，證明了信號指紋識別技術的實際可行性[8]。

隨著射頻通信設備在軍事中逐步得到廣泛應用，近年來，國內(nèi)關于信號指紋識別的研究目標逐漸轉(zhuǎn)移到了射頻信號領域，且取得了一定研究成果。然而，由于信號指紋識別技術具有重要軍事價值，出于保密原因，難以接觸到核心內(nèi)容，因此共開出版文獻記錄很少[9]。加上美國等發(fā)達國家針對我國的技術封鎖，國內(nèi)研究起步較晚，因此國內(nèi)在該項技術的研究上與美國尚存在較大差距。美軍已經(jīng)將該項技術成功應用到伊拉克戰(zhàn)爭、俄烏戰(zhàn)爭中，一舉摧毀敵方雷達和電臺，我國仍停留在以識別算法為主的理論研究層面，實驗數(shù)據(jù)欠缺，目前還沒有公開資料顯示該項技術已經(jīng)應用于戰(zhàn)況實例。 

如今，信號指紋識別技術已然成為當代電子戰(zhàn)研究領域的熱點[4]。若能在戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境中有效提取輻射源的信號指紋特征，將不同輻射源裝備區(qū)分，即可判斷敵方通信網(wǎng)絡結構和設備工作狀態(tài)，為我軍戰(zhàn)斗計劃部署提供關鍵依據(jù)。同時，該技術的發(fā)展也促進我國通信對抗裝備的研制以及諸多民用設備的改進，具有重要戰(zhàn)略意義[7]。

本文詳細內(nèi)容請下載：http://m.jysgc.com/resource/share/2000005103.

作者信息：

徐韋佳，汪澤焱，李延標，婁樸根，姚  佳，徐  劼，白  靜

(中國人民解放軍陸軍工程大學 基礎部，江蘇 南京211101)

歡迎關注電子技術應用2023年2月22日==>>商業(yè)航天研討會<<