基于距離波門壓縮的無線電引信抗海雜波干擾技術(shù)

陳小霞, 朱建平, 李玉釗

（北京遙感設(shè)備研究所,北京 100854）

基于距離波門壓縮的無線電引信抗海雜波干擾技術(shù)

陳小霞, 朱建平, 李玉釗

（北京遙感設(shè)備研究所,北京 100854）

為避免無線電引信超低空飛行受海雜波干擾而引起早炸等問題,提出一種距離波門壓縮的方法。經(jīng)驗證,此方法通過壓縮、釋放、維持引信高度支路的檢測距離,能有效地將海雜波抑制在引信作用距離外,提高引信目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性和可靠性,增強(qiáng)引信作戰(zhàn)能力。

無線電引信；海雜波；抗干擾

0 引言

艦空導(dǎo)彈的超低空性能主要取決于導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)和引信兩方面的綜合性能,而引信的超低空性能是導(dǎo)彈超低空性能的關(guān)鍵部分。艦空導(dǎo)彈攻擊超低空掠海目標(biāo)時,海雜波對無線電引信產(chǎn)生較為嚴(yán)重的干擾作用,導(dǎo)致無線電引信誤動作。因此,無線電引信對海雜波有無良好的對抗能力是決定艦空導(dǎo)彈是否有良好超低空作戰(zhàn)能力的重要因素之一。

無線電引信接收到的海面回波信號嚴(yán)重干擾目標(biāo)信號,強(qiáng)的海面回波信號往往會淹沒真正的目標(biāo)信號,且目標(biāo)信號只有在目標(biāo)進(jìn)入引信天線波束主波束范圍內(nèi)才存在,而海面回波信號會出現(xiàn)得更早,將一直持續(xù)到引信工作結(jié)束。因此,如何克服強(qiáng)的海雜波影響,是引信超低空工作的技術(shù)關(guān)鍵。

1 海雜波對引信的影響

對艦空導(dǎo)彈而言,海雜波是一種主要的環(huán)境干擾信號。海面雜波的散射由大量散射單元組成,由于海面的起伏,這些散射單元之間產(chǎn)生激烈的相對運動,改變了引信與各散射單元之間的相對運動,使得各散射單元回波間的相對相位出現(xiàn)變化,導(dǎo)致合成的回波隨時間變化。海雜波散射強(qiáng)度與地理因素、海面起伏情況和無線電引信參數(shù)有關(guān)。

工作在低空狀態(tài)的無線電引信對海面低飛目標(biāo)工作時,會接收到較強(qiáng)的海面回波信號。海雜波對無線電引信的危害極大,其主要影響有：

a）海雜波散射信號強(qiáng)度常高于目標(biāo)反射信號強(qiáng)度,目標(biāo)信號被淹沒在強(qiáng)雜波背景中,當(dāng)海雜波信號頻率落入引信信號處理通帶時,引信可能會距目標(biāo)較遠(yuǎn)時起爆,即“早炸”；

b）當(dāng)海雜波信號頻率不能落入引信信號處理通帶時,強(qiáng)海雜波可能使引信接收機(jī)飽和,從而使引信失去對較小目標(biāo)回波信號的放大作用,即“瞎火”；

c）海雜波的出現(xiàn),改變了引信輸入與接收機(jī)輸出的信雜比,從而使引信的啟動特性受到破壞,導(dǎo)致引信與戰(zhàn)斗部的配合效率大為降低。

為避免無線電引信因海雜波干擾而早炸等問題,本文提出了一種距離波門壓縮的方法,在彈目交會過程中,實時跟蹤海面回波信號,調(diào)整引信的距離波門,使引信的作用距離與海面始終保持一定的安全距離,將海雜波截止于引信作用距離波門之外,提高引信準(zhǔn)確檢測目標(biāo)能力。

2 距離波門壓縮方法

2.1 距離波門與引信作用距離

引信發(fā)射單元在向空間輻射探測脈沖的同時,向引信接收單元發(fā)送同步脈沖信號,接收單元利用同步脈沖信號為時基,產(chǎn)生具有一定寬度的距離波門信號。無線電脈沖引信利用距離波門的寬度,決定引信的最大作用距離。

根據(jù)公式R=（c*Nτ）/2,R為引信的最大作用距離,τ為距離波門的寬度,N代表波門個數(shù)。

圖1 導(dǎo)彈飛行檢測圖

在彈目交會過程中,引信接收單元的高度測量單元不斷測量引信距海面的高度,根據(jù)引信距海面的高度h調(diào)整引信的作用距離,即R=f（h）。當(dāng)引信距海面的高度h越小,引信作用距離R越小。如圖1導(dǎo)彈飛行檢測圖所示,當(dāng)引信距海面的高度為h1時,引信距離波門個數(shù)N1,對應(yīng)的引信作用距離為R1；當(dāng)引信距海面的高度為h2時,調(diào)整引信距離波門個數(shù)為N2,對應(yīng)的引信作用距離為R2。隨著引信距海面高度h的降低,引信的距離波門N不斷減少,以保證目標(biāo)回波信號能夠進(jìn)入引信的作用距離內(nèi),但海雜波不能進(jìn)入引信的作用距離。

2.2 波門壓縮實現(xiàn)過程

圖2 引信低空狀態(tài)示意圖

圖2所示是引信向下飛行時檢測目標(biāo)和海面的示意圖。在低空狀態(tài)下,引信的下底天線包含高度表的功能,同時檢測目標(biāo)和海面,所以將多個距離波門一部分作為引信支路用于檢測目標(biāo),另一部分作為高度支路用于檢測海面測量高度,兩部分作用距離動態(tài)此消彼長。

引信根據(jù)下底天線高度支路的測高結(jié)果,分為高度搜索狀態(tài)、高度截獲狀態(tài)、高度截獲后距離波門壓縮,減小了檢測距離。具體過程如圖3所示。

圖3 引信低空檢測海面過程圖

當(dāng)引信進(jìn)入到低空目標(biāo)檢測模式,高度支路首先設(shè)定為高度搜索狀態(tài),如圖3中狀態(tài)A。初始設(shè)置目標(biāo)支路的檢測范圍為1～波門（g-1）；高度支路的檢測范圍為波門g～波門m。此時,引信支路在1～（g-1）波門區(qū)間進(jìn)行目標(biāo)信噪比計算和檢測,高度支路在g～m波門區(qū)間進(jìn)行海面的信噪比計算和檢測。

圖4 高度搜索狀態(tài)

高度支路采用過門限檢測方法檢測海面信號,當(dāng)波門k檢測到過門限信號,就截獲此波門,引信進(jìn)入到高度截獲狀態(tài),截獲波門為k,如圖3中狀態(tài)B。

為了更好地隔離海面雜波不進(jìn)入引信目標(biāo)檢測區(qū)間,進(jìn)入高度截獲狀態(tài)后,在引信支路和高度支路之間設(shè)置p個波門作為保護(hù)區(qū)間。保護(hù)區(qū)間p的寬度與導(dǎo)彈下降速度有關(guān),當(dāng)導(dǎo)彈下降速度越大,保護(hù)區(qū)間的寬度取值越大,最小取值應(yīng)不小于2個波門。

引信在高度k截獲狀態(tài)下,保護(hù)區(qū)間P為min［g,（k-p）］～（k-1）波門。

圖5 高度截獲狀態(tài)

引信下底天線的高度支路繼續(xù)進(jìn)行海面的信噪比計算和檢測,并逐幀更新k、p的狀態(tài)值,如圖3中狀態(tài)C、D。波門k截獲后海面檢測的區(qū)間為min［g,（k-p）］～k波門。

如果保護(hù)區(qū)間P的下限（k-p）≤（g-1）,則引信支路D進(jìn)行作用距離壓縮,如圖6所示。

圖6 距離波門壓縮狀態(tài)

在高度截獲狀態(tài),引信支路D進(jìn)行目標(biāo)檢測的信噪比計算和檢測。

當(dāng)前幀的保護(hù)區(qū)間P和截獲波門k作為下一幀信號的海面檢測測高區(qū)間,對此區(qū)間進(jìn)行檢測,以確定對高度距離進(jìn)行壓縮或釋放或維持。

3 海面模擬結(jié)果

模擬引信掠海飛行的情況,引信飛行高度如圖7所示,引信距離波門的寬度τ為50 ns,則根據(jù)R=（c*Nτ）/2,可觀測得到高度支路測量的海面高度和海面截獲波門的動態(tài)變化情況。隨著引信距海面的高度起伏,記錄引信截獲波門動態(tài)壓縮、釋放、維持跟蹤的結(jié)果顯示如圖7所示,其中橫軸為時間t/s。

圖7 模擬的海面截獲波門動態(tài)變化圖

從圖7可見,導(dǎo)彈從距海面300 m高度向海面靠近,在t=51 s處引信距海面200 m,海面進(jìn)入引信作用距離檢測范圍內(nèi),高度支路檢測到海面目標(biāo),此時截獲波門為27。隨著導(dǎo)彈距海面高度不斷減小,在t=51 s～75 s,海面截獲波門從27逐漸壓縮為12波門。在t=75 s～88 s段導(dǎo)彈在海面上100 m處平行飛行,距海面高度不變,則海面截獲波門不變,維持跟蹤狀態(tài)。在t=95 s～105 s段,導(dǎo)彈距海面高度從75 m增加至115 m,海面截獲波門釋放。

通過模擬表明,引信能快速穩(wěn)定實現(xiàn)對海面的截獲、跟蹤以及釋放的功能,模擬過程中引信沒有誤啟動,達(dá)到了設(shè)計效果。

4 總結(jié)

運用距離波門壓縮的方法能及時檢測海面,并靈活地壓縮、釋放和維持高度支路的檢測距離,有效地將海雜波抑制于引信目標(biāo)檢測范圍之外?；跀?shù)字控制的測高方式,可提高測高的精度和測量的靈活性,并增強(qiáng)了目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性和可靠性,從而提高引信低空作戰(zhàn)能力。

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The Technology of Radio Fuze Antijamming Sea Clutter Based on the Range Gate Compression

CHEN Xiao-xia, ZHU Jian-ping, LI Yu-zhao
（Beijing Institute of Remote Sensing Equipment,Beijing 100854,China）

In order to solve the sea clutter jamming problems of extra-low altitude of radio fuze,presents one method of range gate compression.Proven,this antijamming method could suppress sea clutter out of fuze distance effectively by compressing,releasing and keeping the detection range of fuze height branch.So that,it improves the accuracy and reliability of fuze target detection,and enhances the combat capability greatly.

radio fuze；sea clutter；antijamming

TJ434.1

A

1671-0576（2014）01-0021-04

2013-10-15

陳小霞（1987-）,女,助理工程師,碩士；朱建平（1980-）,男,工程師；李玉釗（1979-）,男,高級工程師,均從事無線電引信的研究。