基于RocketMQ的认知雷达对抗数据交换系统设计.pdf
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1、收稿日期:2 0 2 3 0 2 2 2基于R o c k e t MQ的认知雷达对抗数据交换系统设计周月阳,高墨韵,石远东(中国船舶集团有限公司第七二三研究所,江苏 扬州 2 2 5 1 0 1)摘要:相比于传统雷达对抗系统,认知雷达对抗系统更加灵活多态,功能模块更加复杂,且能快速适应雷达状态的变化,从而对数据交换的要求显著提升。R o c k e t MQ作为一种基于队列模型的消息中间件,具有高可靠、安全性、低延时、可重构等优点。在认知雷达对抗系统实现框架的基础上,设计并实现了一种基于R o c k e t MQ的认知雷达对抗数据交换系统,最后对数据交换系统的性能和可靠性进行了测试,验证了
2、该系统的优越性。关键词:认知雷达对抗;R o c k e t MQ;数据交换 中图分类号:T N 9 7 4文献标识码:A文章编号:C N 3 2-1 4 1 3(2 0 2 3)0 4-0 0 4 9-0 6D O I:1 0.1 6 4 2 6/j.c n k i.j c d z d k.2 0 2 3.0 4.0 1 1D a t a E x c h a n g e S y s t e m D e s i g n o f C o g n i t i v e R a d a rC o u n t e r m e a s u r e B a s e d o n R o c k e t MQ
3、Z HOU Y u e y a n g,GAO M o y u n,S H I Y u a n d o n g(T h e 7 2 3 I n s t i t u t e o f C S S C,Y a n g z h o u 2 2 5 1 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:C o m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l r a d a r c o u n t e r m e a s u r e s y s t e m,t h e c o g n i t i v e r a d a r c o u n t e
4、r-m e a s u r e s y s t e m i s m o r e f l e x i b l e a n d p o l y m o r p h i c,a n d t h e f u n c t i o n a l m o d u l e s a r e m o r e c o m p l e x,f u r t h e r m o r e i t c a n q u i c k l y a d a p t t o t h e c h a n g e o f r a d a r s t a t e,s o t h e r e q u i r e m e n t o f d a
5、t a e x c h a n g e i s s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e d.R o c k e t MQ,a s a m e s s a g e m i d d l e w a r e b a s e d o n q u e u e m o d e l,h a s t h e a d v a n-t a g e s o f h i g h r e l i a b i l i t y,s e c u r i t y,l o w t i m e d e l a y a n d r e c o n f i g u r a t i o n.B a
6、 s e d o n t h e i m p l e m e n t a t i o n f r a m e w o r k o f c o g n i t i v e r a d a r c o u n t e r m e a s u r e s y s t e m,t h i s p a p e r d e s i g n s a n d i m p l e m e n t s a c o g n i-t i v e r a d a r c o u n t e r m e a s u r e d a t a e x c h a n g e s y s t e m b a s e d o n
7、 R o c k e t MQ.F i n a l l y,t h e p e r f o r m a n c e a n d r e l i a b i l i t y o f t h e d a t a e x c h a n g e s y s t e m a r e t e s t e d,a n d t h e s u p e r i o r i t y o f t h e s y s t e m i s v e r i f i e d.K e y w o r d s:c o g n i t i v e r a d a r c o u n t e r m e a s u r e;R
8、o c k e t MQ;d a t a e x c h a n g e 0 引 言随着战场电磁环境的日趋复杂和认知雷达的快速发展,传统基于先验知识的雷达对抗系统已无法适应现代电子对抗需求1。一方面,传统雷达对抗系统的干扰方依赖固定的干扰策略和人为操作,无法根据雷达状态和对抗环境的变化,改变其干扰策略。因此,干扰方的干扰效率较低,干扰措施缺乏自适应性2。另一方面,各种新体制雷达的成功研制和认知雷达的研究,使得雷达的抗干扰能力有了显著增强。另外,新体制雷达结构复杂,存在很多不同的工作模式,这些工作模式在非战时状态下可能一直被隐藏。传统雷达对抗系统无法应对这些未知的雷达状态3。认知雷达对抗系统采用
9、了“感知识别决策行动感知”的闭环学习过程4,干扰方先通过对感知的雷达进行参数测量,识别雷达所处的状态,然后用强化学习算法决策产生干扰样式及参数5,干扰发射器根据干扰样式及参数发射相应的干扰波形,最后对干扰后的雷达状态进行感知,评估干扰效2 0 2 3年8月舰 船 电 子 对 抗A u g.2 0 2 3第4 6卷第4期S H I P B OA R D E L E C T R ON I C C OUN T E RME A S UR EV o l.4 6 N o.4能,形成闭环。因此,认知雷达对抗系统是一种具有通过先验知识和自主学习来识别和干扰敌方雷达能力的智能、动态的闭环系统,可在实时感知雷达状
10、态的基础上,高效自主地调整干扰样式及参数以适应雷达状态的变化,使干扰更具有主动性和针对性。传统雷达对抗系统和认知雷达对抗系统的实现框架如图1所示6。图1 传统雷达对抗系统和认知雷达对抗系统的实现框架 相比于传统雷达对抗系统,认知雷达对抗系统对数据交换的要求显著提升。由图1可知,认知雷达对抗系统功能模块更复杂,增加了雷达状态识别、干扰效能评估和基于强化学习的干扰决策模块,从而使得各个模块产生的数据量更多。此外,认知雷达对抗系统需要快速适应雷达状态的变化,整个闭环对抗过程的延时越低越好,而闭环对抗过程存在顺序性,从而要求各个模块数据交换的速度更快。更为重要的是,认知雷达对抗系统更加灵活多态,传统基
11、于T C P/I P、UD P等协议的数据交换难以满足其重构需求。基于R o c k e t MQ存在高可靠性、安全性、低延时、分布式、易扩展、保证严格的消息顺序、实时的消息消费机制、亿级的消息堆积能力等优点7,本文提出了一种基于R o c k e t MQ的认知雷达对抗数据交换系统。1 R o c k e t MQ简介R o c k e t MQ是阿里巴巴开发的一种基于队列模型的消息中间件,能够提供多样化的消息获取模式、严格的消息顺序、实时的消息消费机制和亿级的消息堆积能力,具有高可靠、安全性、低延时、分布式等优点。发送消息时,P r o d u c e r依次发送消息到各个队列,队列的集合
12、称为T o p i c。C o n s u m e r有2种消费模式:广播模式和集群模式。广播模式中的C o n-s u m e r实例可以消费一个T o p i c下所有的队列,而在集群模式中,一个T o p i c对应的队列集合要给多个C o n s u m e r实例平均消费8。消费模式如图2所示。图3展示了R o c k e t MQ的物理部署结构 图。图2 R o c k e t MQ消费模式如图3所示,R o c k e t MQ由4种角色的集群组成,分别为N a m e S e r v e r集群、B r o k e r集群、P r o d u c e r集群和C o n s u
13、 m e r集群。N a m e S e r v e r集群是注册中心,存储活跃的B r o k e r列表,记录完整的路由信息,提供等效的读写服务;B r o k e r集群是具体提供业务的服务器,通过提供轻量级的T o p i c和Q u e u e机制来处理消息存储,同时支持推和拉模式以及主从结构的容错机制;P r o d u c e r集群产生消息的实例,通过与一个随机选择的N a m e S e r v e r节点建立长连接来获取T o p i c的路由信息,再通过路由信息,与提供该T o p i c服务的B r o k e r主节点建立长连接,并定期发送心跳,维护自己的连接状态;C
14、 o n s u m e r集群接收消息的实例,与P r o d u c e r集群在节点属性上基本相同,不同的是C o n s u m e r集对B r o k e r主节点和B r o-k e r从节点都要建立长连接并发送心跳。2 系统设计2.1 系统结构设计本文所设计的认知雷达对抗数据交换系统结构05舰 船 电 子 对 抗第4 6卷 图3 R o c k e t MQ物理部署图7如图4所示。整个结构以图1中的认知雷达对抗系统实现框架为基础,认知雷达对抗系统各个模块间的 数 据 交 换 主 要 由R o c k e t MQ总 线 负 责,由 于R o c k e t MQ的可重构特点,可
15、快速更新模块以满足变化的认知雷达对抗需求。模块中的P r o d u c e r节点发送数据到R o c k e t MQ总线,C o n s u m e r节点从R o c k e t MQ总线上接收数据。各个模块交换的数据类型 包 括 脉 冲 描 述 字(P DW)、辐 射 源 描 述 字 (E DW)、抗干扰状态描述字(E P DW)、干扰效能和干扰样式及参数6。以基于强化学习的干扰决策模块为例,该模块中的C o n s u m e r节点接收雷达状态识别模块发送的E DW、E P DW和干扰效能评估模块发送的干扰效能,这些数据作为干扰决策算法的输入,训练后算法输出的干扰样式及参数由该模
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