一種密集假目標(biāo)干擾的建模及其仿真分析

郝萬兵 張 軍 謝 敏

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭電磁環(huán)境日益復(fù)雜，雷達(dá)對抗技術(shù)與反對抗技術(shù)互相推進(jìn)。隨著計(jì)算機(jī)、微波單片集成電路、大規(guī)模集成電路等技術(shù)和器件的成熟與應(yīng)用，出現(xiàn)了一大批新體制雷達(dá)，具有較高的抗干擾性能，傳統(tǒng)的噪聲干擾很難對這些雷達(dá)進(jìn)行干擾壓制。目前，多假目標(biāo)干擾技術(shù)成為雷達(dá)對抗的主流方式之一。常規(guī)假目標(biāo)欺騙干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)數(shù)量有限，在隨隊(duì)干擾和遠(yuǎn)距離支援干擾中很難對雷達(dá)實(shí)施有效壓制。密集假目標(biāo)干擾可以使雷達(dá)無法鎖定真目標(biāo)，甚至出現(xiàn)信號處理飽和。工程實(shí)現(xiàn)時，需要考慮運(yùn)算速度和存儲資源，本文論述了基于分段重構(gòu)法的密集假目標(biāo)干擾工作原理與數(shù)學(xué)模型，該方法沒有大量的乘法運(yùn)算，節(jié)省存儲資源，最后通過仿真實(shí)驗(yàn)比較，驗(yàn)證了該方法的有效性。

1 密集假目標(biāo)產(chǎn)生算法

每部雷達(dá)都有其特定的分辨率，目標(biāo)的密集程度是相對于雷達(dá)的分辨單元而言的。常規(guī)假目標(biāo)欺騙干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)數(shù)量有限，當(dāng)雷達(dá)信號使用脈內(nèi)調(diào)制時，可以在得到高距離分辨能力的同時采用較大時寬的信號。大時寬信號的使用使得常規(guī)假目標(biāo)欺騙干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)之間的間隔大，而且個數(shù)非常有限。如果雷達(dá)把這些假信號目標(biāo)都當(dāng)作真信號目標(biāo)處理，不影響其繼續(xù)跟蹤其他真目標(biāo)，也不可能使信號處理飽和。要克服以上缺點(diǎn)，干擾設(shè)備就要

在當(dāng)前干擾信號發(fā)完之前有能力發(fā)射第二個、第三個甚至更多個干擾信號。延時疊加法、卷積法可以產(chǎn)生這樣的密集假信號，但是假目標(biāo)的數(shù)目太多時，這倆種方法需要采用大量的乘法運(yùn)算，耗費(fèi)大量的存儲空間，本文介紹一種基于分段重構(gòu)法的密集假目標(biāo)干擾工作原理與數(shù)學(xué)模型。

圖1 是分段重構(gòu)法的實(shí)現(xiàn)原理圖。從圖中可以看出將長度為N 的待干擾信號數(shù)據(jù)s(n)以間隔L分為k 段，即。對信號數(shù)據(jù)依次進(jìn)行L 點(diǎn)延時，依照干擾要求做M 次延時，將這M 次延時的數(shù)據(jù)依時間順序排列并累加得到新的信號數(shù)據(jù)g(n)，這表明g(n)總共有(M+N-1)段數(shù)據(jù)組成，其中第一段數(shù)據(jù)就是s(n)的第一段數(shù)據(jù)，第二段數(shù)據(jù)為s(n)前兩段數(shù)據(jù)之和，第三段數(shù)據(jù)為s(n)前三段數(shù)據(jù)之和，依此類推，直至最后一段數(shù)據(jù)為s(n)的最后一段數(shù)據(jù)。整個過程只有加法運(yùn)算，沒有費(fèi)時的乘法運(yùn)算。這里的間隔L 對應(yīng)著假目標(biāo)之間的時間間隔，M 對應(yīng)著假目標(biāo)的數(shù)目。通過設(shè)置這兩個值可以控制假目標(biāo)的數(shù)目與密度。

圖1 分段重構(gòu)法的實(shí)現(xiàn)原理圖

2 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

仿真實(shí)驗(yàn):我們根據(jù)圖1所示的干擾工作過程原理圖生成干擾信號。雷達(dá)仿真參數(shù)設(shè)置如下:發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號，帶寬B=10MHz，脈寬T=20μs，采樣頻率fs=40MHz，中心頻率fc=750MHz。干擾起始時刻從零開始，要求生成32 個假目標(biāo)，間隔L=2μs。

根據(jù)密集假目標(biāo)產(chǎn)生原理，將偵察到的雷達(dá)信號分為10 段，則分段重構(gòu)后的信號變?yōu)?1 段，總時寬為80μs，信號特征呈先增大，然后持續(xù)不變，后遞減趨勢，其中第10 段到第32 段的數(shù)據(jù)完全相同。

圖2 LFM 信號與重構(gòu)后的信號

上圖2 為matlab 中的信號仿真結(jié)果。圖2(a)為雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號s(n)。圖2(b)為未限幅時分段重構(gòu)后得到的干擾信號g(n)，由于信號的分段累加特性，幅值先增大，再持續(xù)不變，最后遞減，遞增部分時寬與遞減部分時寬長度一致。圖2(c)為限幅后分段重構(gòu)得到的干擾信號g(n)，限幅處理的原因是考慮到數(shù)模轉(zhuǎn)化后輸出飽和時的情況。

對以上信號進(jìn)行脈沖壓縮處理，仿真結(jié)果如下圖3所示。圖3(a)為雷達(dá)發(fā)射信號的脈沖壓縮處理結(jié)果。圖3(b)為未限幅時分段重構(gòu)得到的干擾信號脈沖壓縮處理結(jié)果，由圖可見，重構(gòu)的干擾信號經(jīng)過脈沖壓縮處理后生成了32 個等間隔2μs 的假目標(biāo)。圖3(c)為考慮分段信號疊加后，干擾數(shù)模轉(zhuǎn)化輸出飽和，做限幅處理，經(jīng)脈沖壓縮處理后的結(jié)果，由圖可見，當(dāng)輸出飽和時，干擾能量有一定損失，但是只要干擾信號能量不低于雷達(dá)接收機(jī)靈敏度，干擾效果就不會受到影響。

圖3 信號經(jīng)脈沖壓縮處理后的結(jié)果

3 結(jié)論

實(shí)現(xiàn)密集假目標(biāo)信號的方法有很多種，延時疊加法、卷積法，包括本文論述的分段重構(gòu)法，都有共同的特點(diǎn)，前兩種方法都是對密集假目標(biāo)信號形成過程的模擬，需要做大量的乘法運(yùn)算，占用大量的存儲空間，分段重構(gòu)法是在延時疊加法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，與延時疊加法不同之處在于該方法是對密集假目標(biāo)信號空間合成結(jié)果的模擬，只有加法運(yùn)算，縮短運(yùn)算時間，節(jié)省存儲資源。在工程應(yīng)用過程中，可以利用數(shù)字射頻存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)，主要包括對偵察到的信號進(jìn)行A/D 變換、存儲、調(diào)制，最后生成密集假目標(biāo)信號，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难訒r，D/A 輸出。實(shí)際應(yīng)用中，可以通過控制假目標(biāo)的個數(shù)與假目標(biāo)時間間隔達(dá)到不同的干擾效果。不過，該方法也有不足之處，假目標(biāo)的間隔相同，有待于繼續(xù)改進(jìn)。

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