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科學研究

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科研先鋒丨劉章孟:撥開電磁戰場“迷霧”

“分析出來了!”電子科學學院某重點實驗室研究員劉章孟和團隊成員盯著仿真實驗驗證出來的結果,激動不已?!斑@對于捕捉電磁戰場的這類‘獵物’具有重大意義!”劉章孟口中的“獵物”,正是電磁戰場上各種攜帶重要信息的有價值的信號。

在人類創造的電磁戰場上,電子信息系統要發揮作戰效能,就需要洞悉電磁頻譜并掌控其使用權。偵察電磁信號并通過信號解析獲得對目標的深度理解是這一切的基礎?!氨?,詭道也,以詐立。故能而示之不能,用而示之不用,近而示之遠,遠而示之近?!泵總€“獵物”都很狡猾,通過改變工作方式和借助復雜電磁環境的掩護藏匿于“迷霧”中。

“戰場態勢瞬息萬變,如果裝備受到限制,后果不堪設想?!彪y點就是創新點。對于劉章孟來說,撥開電磁戰場 “迷霧”,就是他的目標。

如何才能撥開 “迷霧”?劉章孟和團隊成員陷入了思考。他發現,傳統雷達信號分析方法特征維度低、知識積累難、對各種復雜體制雷達和混雜信號環境適應能力弱?!耙坏造F’漸濃,電子偵察系統就會變成‘無頭蒼蠅’,這就是差距?!?/p>

“明知山有虎,偏向虎山行?!边@位電磁戰場的“獵人”并未就此止步,雷達信號的智能處理與計算機領域高度契合,他就把瞄準鏡對準這里。在經過充分的前期準備之后,2017年,劉章孟開始主攻機器學習。事后他回憶起這段經歷仍感慨不已,“交叉領域是一個重要陣地,但要真正融會貫通并不容易,因為‘隔行如隔山’。下決心去求索,是因為深感責任重大、需求迫切?!?/p>

一天,劉章孟像往常一樣在辦公桌前滑動著鼠標,查閱各種文獻。突然,在一篇關于網絡社群的論文當中,一個名為“Random Walk(隨機游走)”的關鍵詞吸引了他的注意:一個社交網絡就像是一張大網,其中包含了很多關聯緊密的社群。通過在網絡上進行隨機游走,把二維社交網絡變成一維序列,再結合信息理論分析序列中的關聯關系,化繁雜為清晰,可以大幅降低社交網絡中社群分析的難度。

“那么在錯綜復雜的雷達信號序列內部,是否也存在這樣一個簡潔、緊湊的時序模型,控制著雷達輻射源的工作模式和信號結構呢?只要理解并攻克它,‘迷霧’就會散去?”想到這里,劉章孟有些激動,雖然不確定是否可行,但方向應該沒錯。

劉章孟一個猛子扎了進去。他和團隊成員以隨機游走模型所帶來的啟發為創新突破口,進行了系統的跨學科研究,提出了從雷達偵察數據中獲取知識、應用知識分析新數據的智能處理框架;創新性地引入了循環神經網絡、深度自編碼器等多種機器學習工具,從雷達偵察數據中提取脈沖時序模式、個體差異等知識,針對雷達輻射源提出了智能化的偵察信號分析方法。它能夠準確揭示雷達輻射源脈沖列的內部結構和雷達工作規律,截獲脈沖數越多,重建模型越準確。

幾年來,劉章孟的身份和榮譽越來越多:湖南省杰出青年、湖湘青年英才、軍隊高層次科技創新人才青年科技英才,獲得湖南省自然科學獎一等獎、軍隊科技進步獎一等獎,發表SCI檢索論文46篇…… “夫未戰而廟算勝者,得算多也;未戰而廟算不勝者,得算少也?!毕乱浑A段,劉章孟將目標放在電子偵察系統的擬人智能上,洞穿電磁戰場 “迷霧”,聚焦備戰打贏。

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