【摘 要】随着世界军事技术的快速发展，战争已经从传统的电磁空间、网络空间延伸到网电融合空间。SDR（软件无线电）技术为用可随时编程 调整的软件来控制电磁信号分析、处理、特征参数提取等手段提供了技术支撑。通过对 SDR 硬件、软件的掌握，可以更好地发挥网电对抗的力 量，研究出网电对抗融合技术下的新战法、新思路。

【关键词】电子对抗；网络对抗；SDR

0 引 言 

    网电对抗是指通过电子对抗和网络对抗的有机结合，摧 毁或干扰敌方战场网络化信息系统，降低其作战效能，保障自 身信息系统的正常运行而采取的作战行动。 与传统的电子对 抗不同，网电对抗战侧重于信息控制，而不是传统电子战中的 对频谱的控制，因此网电对抗融合下的作战设备应具有高度的 宽频带适用性，支持多种电磁信号且适应性极强。 目前的电子 对抗作战行动，一般都是针对既定作战目标的已知信号，一旦 战斗情况发生变化，原来的设备将无法正常发挥作用。 将 SDR 技术用于网电对抗融合作战是解决这一问题的可行途径。

1 SDR 系统基本概念与原理 

    SDR 的主要特点是信号分析、处理、调制和特征参数调整 均可以使用计算机软件相对容易地进行修改。 对 通 信 系 统 而 言，这意味着可以在该系统正常处理之前从未处理过的 信 号 （如不明确加密模式 、工 作 频 段 、数 据 格 式 、通 信 协 议 的 新 信 号）。

    在 SDR 系统中，输入信号首先被放大和过滤，然 后 经 过 下变频解调到一个较低的频率，在那里它被模数转换器采样。 输出信号则通过数模转换器转换成模拟形式， 经过上变频器 调制到工作频率后被滤波和放大。 数字化的信号也可以传输 到计算机上进行进一步处理或存储。 这种方法还可以加速新 系统的开发，因为信号调制、解调、编码、解码等处理均可以在 计算机上快速实现，而不需要耗时开发 FPGA 固件。 这是一种 快速实现和测试新概念的方法。

2 SDR 硬件 

    SDR 硬件大多数都是开源的， 这为网电对抗融合降低了 研发难度。 以下简要概述一些常见的 SDR 硬件平台。

2.1 USRP 

    大 多 数 知名的 SDR 硬件平台几乎都是由 Ettus Research 公司制造的。 自 2010 年以来，Ettus Research 公司的研究一直是 国家工具的一部分，这一事实突显了 Ettus 系统的普及和成功。

    基 于 模 拟 设 备 AD9361 和 AD9364 射频收发机芯片的 usrpB200 和 B210 系统性价比最好。这两种设备的主要区别在 于 B210 有两个发射器和两个接收器， 而 B200 只有一个发射 器和一个接收器。 这些系统可以在非常宽的频率范围内运行 （70 MHz~6 GHz），并 具 有 高 速 的 ADC 和 DACs，允 许 同 时 处 理 56 MHz 带宽的信号。 尽管性能如此高，这些设备的成本也 很 低，B200 只 有 675 美 元，B210 只 有 1 100 美 元。 B200 和 B210 的主要缺点是它们没有外壳，印刷电路板（PCB）没有安 装孔，从而使定制外壳的开发复杂化。

2.2 NuandbladeRF 

    NuandbladeRF 是一个相对较新的 SDR 系统， 自 2013 年 年中开始投入使用。 有趣的是，bladeRF 的许多开发工作都是 众筹的，这表明了人们对 SDR 系统的高度兴趣。

    BladeRF 基 于 Lime Microsystems LMS6002D 射 频 收 发 器 芯片。 这使得 bladeRF 可以在 300 MHz~3.8 GHz 之间工作，并 且 可 以 在 28 MHz 的带宽范围内实时工作。 bladeRF 没 有 外 壳，但是 PCB 有安装孔来简化定制外壳的开发。 bladeRF 有两 个版本，x40 售价 420 美元，x115 售价 650 美元， 唯一不同的 是 x115 有更强大的 FPGA。

2.3 HackRF 

    HackRF 是一个由 Michael Ossmann 开发的 SDR 系统，最 初由美国国防部高级研究计划局资助，后面向公众进行众筹。 

    HackRF 能够在 10 MHz~6 GHz 之间工作，瞬时带宽为 20MHz。 HackRF 的主要缺点是它只能进行半双工操作，因此不 能同时发送和接收信号。 然而，这一限制在大多数网电对抗融 合系统中并不明显， 因为大多数通信链路是在半双工模式下 运行的。 HackRF 是这里列出的性价比最高的 SDR 系统。

2.4 RTL-SDR 

    RTL-SDR 设备与本文所考虑的其他 SDR 设备的主要区 别在于，RTL-SDR 系统不包括发射器，只能工作在单工模式， 因此只能接收信号而不能发射信号。具体的 RTL-SDR 设备操 作的频率范围由所使用的调谐器决定， 例如，RafaelR820T 操 作的范围约为 24 MHz~1.75 GHz。 不足的是，RTL-SDR 设备 没有覆盖无线局域网（WLAN）所使用的 2.4 GHz 频段。 此外， RTL-SDR 设备的设计带宽被限制在 3.2 MHz，在实践中，带宽 被限制在 2.4 MHz，因为尝试使用更宽的带宽会导致采样样本 丢失。

    这些缺点在某种程度上被 RTL-SDR 设备的极低成本所 抵消，RTL-SDR 设备的价格大约为 20 美元。 这种极低的资金 投入意味着 RTL-SDR 设备可被大量用于基于接收方的 SDR 应用程序。

3 SDR 配套软件 

    SDR 配套软件以驱动程序、 信号分析软件和信号处理软 件为主。 以下简要介绍一些常见的可以与 SDR 比 较 兼 容 的 软件。

3.1 MATLAB 

    MATLAB 是一款数学运算软件，可用于数据可视化、算法 开发、数据分析以及数值计算的软件。 还可以用它进行矩阵运 算、实现算法、绘制函数和数据等操作，主要应用于 GUI 设计、 特征参数测量、信号分析、信号处理等领域。 MATLAB 具有编 程效率高且易学易懂、使用方便、扩充能力强且绘图功能强大 的特点。

3.2 GNURadio 

    GNURadio 是一个免费的开源软件平台，旨在通过提供标 准的信号处理块来促进 SDR 应用程序的实现。GNU 基于无线 电的应用程序主要是用 Python 开发的， 但是图形界面（GNU Radio Companion）和 GNU Octave 接口也是可用的。 在 C++中 对性能关键路径进行了编码， 允许在依赖于相对简单的接口 的同时实现高性能。

    GNURadio 的成功表现在使用它提供的构建块开发的应 用程序的数量上，包括解码来自商用飞机的应答器信号，船舶 自动识别系统跟踪和识别信号，气象卫星图像信号，解码 LTE 信号和许多其他信号。

4 SDR 在网电对抗融合领域的应用 

    SDR 在网电对抗融合领域可用于以下几个方面：

4.1 多层次攻击 

    网络对抗和电子对抗之间的重叠已经在本文件的第一部 分中被注意到。 由于需要来自网络对抗和电子对抗领域的专 业知识，这一重叠区域内的漏洞可能更难以分析和评估。

    OSI 模型的较高层显然是网络应用的领域，而较低层同样 明显是电子对抗的领域。 网络对抗和电子对抗技术存在重叠， 因此也存在着可以进行多层次攻击网电对抗的可能。 探索这 个重叠区域的前提是信号已被解调和解码， 但仍然包括与它 们通过无线电传输相关的重要方面。 虽然电子对抗专业人员 对数据发送与接收也有自己的理解， 但实际上在网络对抗领 域对这些数据的处理能力更为强大。

    这一领域超出了电子对抗和网络对抗领域对各自专业的 传统定义，通过网电对抗融合，复杂的新攻击方法很可能被开发出来。 由于这些攻击将在网络对抗和电子对抗之间重叠，它 们很可能取得更好的攻击效果。

4.2 远程黑客攻击 

    电子对抗设备可以截获来自远端的异常微弱信号， 干扰 远端信号发射机和信号接收机的工作。 网络专业人士可以利 用这些技术访问远程网络，从而延伸了网络攻击的空间距离。 SDR 系统允许远程电子对抗技术的信号处理以一种相对简单 的方式实现。 此外，SDR 系统的通用性允许集成低噪声放大 器、大功率放大器、天线阵列、测向系统和电子对抗专业人员 熟悉的其他技术。 事实上， 该系统的输出可以在计算机上使 用， 这将极大地方便网络专业人员获得这些电子对抗技术的 全部好处。

    通过这种方式， 现有的电子对抗技术可以被利用来创建 一种新的方法，利用网络技术攻击脆弱的系统。 这将使网电对 抗的有效性得到极大的提高。

4.3 干扰理论验证 

    网络攻击和电子对抗攻击的本质均是攻击电子目标，干 扰系统的正常运行。 这导致在评估这类攻击对重要商业或军 事网络的干扰效能时，会出现现实困难。

    SDR 系统提供了构建小型仿真网络的潜力， 这些小型网 络可以模拟大型同类网络。 SDR 硬件平台的多功能性使得这 些实验可以在与被建模的网络的频率不同的频率下进行，从 而消除无意干扰的可能性。 例如，可以基于开源软件构建小型 GSM 网络，从而允许进行在真正的 GSM 网络上永远不会被批 准的实验。

    通过进行这样的实验，SDR 系统将使网络对抗和电子对 抗专业人员更深入地了解可以用来攻击网络的不同方法。

5 结束语 

    SDR 技术的应用给无线电通信领域带来了深刻的变革， 对促进网电对抗融合技术的发展起到了非常好的作用。 它具 有硬件依赖性小、开放性程度高和可编程性强的特点，可以实 现多种电子设备的兼容。 这不仅是下一代军事无线电通信的 发展方向，促进了下一代民用无线通信发展，也反映了未来网 电对抗系统发展的总趋势。 在不久的将来，随着 SDR 技术的 不断成熟，它在网电对抗干扰效能评估、理论验证、战法演练 等环节都必将发挥巨大的作用。

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