基于SystemVue的脈沖多普勒雷達(dá)干擾仿真研究

程 林，謝登召，蔣東旭，張 昀

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001)

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基于SystemVue的脈沖多普勒雷達(dá)干擾仿真研究

程 林，謝登召，蔣東旭，張 昀

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001)

利用SystemVue軟件建立了脈沖多普勒雷達(dá)的干擾仿真模型，研究了延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)等干擾樣式對脈沖多普雷達(dá)的干擾效果。仿真結(jié)果表明，僅通過距離維的干擾很難對脈沖多普勒雷達(dá)形成有效干擾，而距離維和多普勒維的同時(shí)干擾可以對脈沖多普勒雷達(dá)形成有效干擾。

SystemVue軟件；脈沖多普雷達(dá)；干擾

0 引 言

脈沖多普勒雷達(dá)是一種利用多普勒效應(yīng)并以頻譜分離技術(shù)抑制各類背景雜波的全相參體制脈沖雷達(dá)。隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，脈沖多普勒雷達(dá)廣泛應(yīng)用于機(jī)載預(yù)警、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星跟蹤、戰(zhàn)場監(jiān)視、靶場測量、武器火控和氣象探測等方面，成為重要的軍事裝備[1]。近年來，隨著雷達(dá)信號精細(xì)化處理技術(shù)的出現(xiàn)，脈沖多普勒雷達(dá)的抗干擾性能越來越強(qiáng)，傳統(tǒng)的干擾手段已很難對其奏效，因此亟需研究新的對抗措施[2-5]。

針對脈沖多普勒雷達(dá)的干擾方法主要有噪聲干擾[6-7]和欺騙干擾[8-9]，目前已經(jīng)有大量文章對這些干擾樣式的效能進(jìn)行了建模和分析[10-11]。隨著計(jì)算機(jī)輔助建模技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外越來越重視對雷達(dá)對抗技術(shù)的建模與仿真。計(jì)算機(jī)輔助建模和仿真技術(shù)可以在干擾樣式設(shè)計(jì)過程中，提前通過仿真對干擾效能進(jìn)行評估，從而可以縮短試驗(yàn)周期。具有經(jīng)濟(jì)性、可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，因此在雷達(dá)對抗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。SystemVue軟件是Keysight Technologies公司(即原安捷倫公司)的系統(tǒng)級仿真軟件。它采用同步數(shù)據(jù)流仿真引擎，提供了圖形化的基于模塊搭建方式的設(shè)計(jì)模式和仿真方法。這樣的方法提高了涉及多個(gè)學(xué)科專業(yè)知識的復(fù)雜系統(tǒng)的仿真效率，并能夠通過功能模塊的重用和配置，有效繼承已有的知識成果。

本文基于SystemVue軟件建立了脈沖多普雷達(dá)的模型，并研究了延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)等干擾樣式對脈沖多普勒雷達(dá)的干擾效果。

1 脈沖多普勒雷達(dá)的建模和仿真

圖1為系統(tǒng)仿真場景示意圖。仿真場景分軌跡層、天線層、信號層以及干擾層，軌跡層主要用于對各平臺的空間位置、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)誤差以及目標(biāo)雷達(dá)橫截面積(RCS)等進(jìn)行仿真。天線層主要用于計(jì)算目標(biāo)與雷達(dá)發(fā)射/接收天線的相對方位角和俯仰角等進(jìn)行仿真。信號層為仿真的主體，模擬包括信號產(chǎn)生、發(fā)射/接收波束形成、調(diào)制解調(diào)、信號處理(脈沖壓縮、脈沖多普勒、目標(biāo)檢測、恒虛警等)。干擾層包括干擾信號產(chǎn)生、調(diào)制和發(fā)射等模塊。干擾信號來自雷達(dá)發(fā)射信號，通過干擾模式模塊可以對雷達(dá)信號進(jìn)行全部/部分復(fù)制，然后再通過放大、延時(shí)、上變頻以及加入多普勒調(diào)制信號最終發(fā)射出去。

圖2～圖4為未加干擾下的雷達(dá)信號經(jīng)過脈沖壓縮、脈沖多普勒處理結(jié)果。

由圖2～圖4可以看出，經(jīng)過脈沖壓縮和脈沖多普勒處理后，目標(biāo)的距離和速度信息可以很容易檢測出來。

2 脈沖多普勒雷達(dá)的干擾研究

2.1 延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)干擾

延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)干擾通過對雷達(dá)回波進(jìn)行延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，可以達(dá)到距離欺騙的效果。圖5～圖7為只進(jìn)行延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的干擾效果。

由圖5可以看出，延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)干擾下，通過脈沖壓縮處理后，在目標(biāo)后面出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)干擾，由于沒有引入多普勒調(diào)制，因此脈沖多普勒處理后的速度信息沒有任何變化，見圖6。由于在本次仿真中干擾信號沒有引入多普勒調(diào)制，因此通過脈沖多普勒處理以后可以將干擾濾掉，如圖7所示。

為此，需要在干擾信號中引入多普勒調(diào)制。圖8和圖9分別為引入正弦調(diào)頻和高斯隨機(jī)噪聲多普勒調(diào)制信息下的脈沖多普勒處理結(jié)果。

由圖可以看出，在干擾信號中引入多普勒調(diào)制后，通過脈沖多普勒處理后很難找到目標(biāo)。因此，要想取得對脈沖多普勒處理雷達(dá)的有效干擾，在距離干擾的同時(shí)，必須在干擾信號中引入多普勒調(diào)制信息。

2.2 前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾

對于雷達(dá)干擾設(shè)備，由于收發(fā)隔離帶來的電磁兼容性問題，很多時(shí)候很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)收發(fā)。為了解決干擾資源的合理分配，一般采取前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾。圖10中干擾信號為對雷達(dá)脈沖前1/4的信號進(jìn)行循環(huán)復(fù)制形成的。圖11為脈壓后的結(jié)果，由于復(fù)制了4次，因此經(jīng)過脈壓后形成4個(gè)假目標(biāo)。圖12和圖13為經(jīng)脈沖多普勒處理的結(jié)果。

由圖13可以看出，前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾可以在距離上形成多個(gè)假目標(biāo)，但經(jīng)過脈沖多普勒處理后，干擾基本被濾除。盡管沒有引入多普勒干擾，但由于循環(huán)復(fù)制破壞信號的脈內(nèi)信息，形成了白化的多普勒噪聲，在一定程度上可以提高速度檢測的門限。

圖14和圖15分別為引入正弦調(diào)頻和高斯隨機(jī)噪聲多普勒調(diào)制信息下的脈沖多普勒處理結(jié)果。

由圖14和圖15可以看出，當(dāng)干擾信號引入多普勒調(diào)制信息后，前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾的干擾效果可以同時(shí)覆蓋距離和速度維。

3 結(jié)束語

本文利用SystemVue軟件研究了延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾對脈沖多普勒雷達(dá)的干擾效果。仿真結(jié)果表明，在延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和前沿復(fù)制循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)干擾下，通過脈沖壓縮處理后，在距離維可以形成假目標(biāo)，但由于沒有引入多普勒調(diào)制，因此，經(jīng)脈沖多普勒處理后的干擾信號很容易被濾除，而當(dāng)干擾信號引入正弦調(diào)頻和高斯隨機(jī)噪聲多普勒調(diào)制后可以對脈沖多普勒處理形成較好的干擾，經(jīng)過脈沖多普勒處理很難找到目標(biāo)。

[1] ALBASTER C.脈沖多普勒雷達(dá)：原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2016.

[2] SCHLEHER D C.信息時(shí)代的電子戰(zhàn)[M].信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十九研究所譯.成都:信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十九研究所,2000.

[3] 賁德.機(jī)載雷達(dá)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

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[9] 師琳,代延民,劉光斌.脈沖多普勒處理雷達(dá)欺騙干擾方法淺析[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2003,22(165):42-44.

[10]曾茂生.脈沖多普勒雷達(dá)技術(shù)特征及干擾方法的探究[J].艦船電子對抗,2003,26(1):16-18.

[11]石曉娟.基于DRFM的脈沖多普勒雷達(dá)組合干擾及其效能評估[J].電子信息對抗技術(shù),2006,21(6):34-38.

Research into The Jamming Simulation of PD Radar Based on System Vue

CHENG Lin,XIE Deng-zhao,JIANG Dong-xu,ZHANG Yun

(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

This paper uses SystemVue software to build up the jamming simulation model of pulse Doppler (PD) radar,studies the jamming effect of jamming modes such as time-delay transmitting,front-end copy circlic transmitting,etc.The simulation result shows:it is difficult to effectively jamming PD radar only through the jamming of range-dimension,but the jamming of range-dimension and PD dimension at the same time can form effective jamming to PD radar.

SystemVue software;pulse Doppler radar;jamming

2017-03-06

TN972;TP391.9

A

CN32-1413(2017)02-0072-06

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.017