低空雷達(dá)的智能抗干擾技術(shù)研究?

孟憲猛

1 引言

隨著電子戰(zhàn)的快速發(fā)展，電子干擾呈現(xiàn)出多樣化、智能化和綜合化等特點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)的工作環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，造成雷達(dá)檢測(cè)性能嚴(yán)重下降，直接影響到雷達(dá)的生存和作戰(zhàn)能力。另外低空、超低空突防已成為各國(guó)奪取制空權(quán)的基本戰(zhàn)術(shù)手段，電子干擾技術(shù)與低空突防相結(jié)合給低空雷達(dá)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)［1～2］。

目前，低空雷達(dá)系統(tǒng)具有副瓣對(duì)消、副瓣匿影、捷變頻等多種抗干擾措施，已無法滿足戰(zhàn)場(chǎng)迅速變化的電磁環(huán)境，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面［3～6］：

1）雷達(dá)抗干擾措施的選取以人工操作為主，自動(dòng)化程度低；

2）雷達(dá)對(duì)外部的環(huán)境感知不夠，未能對(duì)干擾的類型進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別；

3）對(duì)于電子干擾，雷達(dá)的抑制性能有限；

4）低空雷達(dá)面臨強(qiáng)地雜波，嚴(yán)重影響低空目標(biāo)探測(cè)性能。

為保證低空雷達(dá)的探測(cè)能力，應(yīng)對(duì)外界復(fù)雜的電子干擾和強(qiáng)地雜波干擾，增強(qiáng)其低空探測(cè)性能，減少雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)，需要對(duì)低空雷達(dá)的智能抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究。

2 低空雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)

由于電子干擾的多樣化和智能化特點(diǎn)，雷達(dá)往往需要根據(jù)外界的電子干擾變化，能夠自適應(yīng)選取抗干擾措施和綜合運(yùn)用多種抗干擾措施，實(shí)現(xiàn)智能化抗干擾。低空雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)有效地借鑒了認(rèn)知雷達(dá)的技術(shù)［7～8］，使得雷達(dá)與外界環(huán)境的不斷交互和學(xué)習(xí)，獲取外界環(huán)境的信息，通過對(duì)外界環(huán)境的感知，識(shí)別雷達(dá)干擾類型，采取反干擾措施，并對(duì)雷達(dá)抗干擾性能進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果為抗干擾措施的再優(yōu)化提供支撐，根據(jù)雷達(dá)目前的主要任務(wù)，統(tǒng)籌雷達(dá)系統(tǒng)資源，實(shí)時(shí)調(diào)整雷達(dá)參數(shù)和控制，完成雷達(dá)的抗干擾，使雷達(dá)的抗干擾性能和工作性能處于最佳狀態(tài)，其主要架構(gòu)如圖1所示。

雷達(dá)抗干擾問題的解決，不僅需要有效選擇各種抗干擾措施，還需要雷達(dá)系統(tǒng)的進(jìn)行反干擾設(shè)計(jì)。在反干擾的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下，對(duì)發(fā)射、接收、信號(hào)與數(shù)據(jù)處理等分系統(tǒng)進(jìn)行綜合反干擾設(shè)計(jì)，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，有效地解決雷達(dá)的抗干擾問題。

圖1 低空雷達(dá)的智能抗干擾技術(shù)架構(gòu)

3 關(guān)鍵技術(shù)

低空雷達(dá)抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：干擾感知、抗干擾措施的決策、抗干擾性能評(píng)估和系統(tǒng)的反干擾設(shè)計(jì)。

3.1 干擾感知

干擾感知是雷達(dá)對(duì)外界干擾環(huán)境的感知，形成實(shí)時(shí)干擾態(tài)勢(shì)圖，主要包括干擾有無感知、方向感知和干擾類型判別，為針對(duì)性選取抗干擾措施提供支持，是雷達(dá)實(shí)現(xiàn)智能化抗干擾的前提。低空雷達(dá)具有獨(dú)立的寬帶偵察通道，可以全面、快速地了解干擾在整個(gè)雷達(dá)工作帶寬的分布，干擾的時(shí)頻變化特點(diǎn)，將寬帶偵察通道與主通道相結(jié)合，實(shí)時(shí)對(duì)雷達(dá)工作區(qū)域內(nèi)干擾信號(hào)的頻率、幅度、方位等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行干擾信號(hào)頻域、時(shí)域、空域的特征分析，依據(jù)這些特征參數(shù)進(jìn)行干擾類型識(shí)別。

3.2 抗干擾措施的決策

抗干擾措施的決策是針對(duì)不同類型的干擾，選取合適的反干擾措施進(jìn)行反干擾，使得雷達(dá)的反干擾性能達(dá)到最優(yōu)。由于干擾形式的多樣性與復(fù)雜性，對(duì)應(yīng)的抗干擾措施選取也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，需形成發(fā)干擾策略，可以滿足多種復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境［9］。

對(duì)于低空雷達(dá)，分析系統(tǒng)具有的抗干擾措施，分析每種抗干擾措施能對(duì)抗什么類型的干擾和能達(dá)到的效果，并反向每種干擾雷達(dá)所具有對(duì)抗措施，將干擾類型與對(duì)應(yīng)的反干擾策略對(duì)應(yīng)起來，如圖2所示。

圖2 干擾類型及抗干擾措施

對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)，抗干擾措施的選取策略也是一個(gè)關(guān)鍵部分，建立一個(gè)動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，用于存儲(chǔ)、調(diào)度和更新各種類型的先驗(yàn)知識(shí)。通過動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)不斷優(yōu)化策略，尋找可以應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜場(chǎng)景的反干擾策略。低空雷達(dá)反干擾的主要手段采用基于“博弈論”的反干擾策略［8，10］，將各種因素量化加權(quán)，演變?yōu)榭梢允褂糜?jì)算機(jī)計(jì)算的量化因素，從而可以采用計(jì)算機(jī)分析求解復(fù)雜的應(yīng)對(duì)策略。

3.3 抗干擾性能評(píng)估

抗干擾性能評(píng)估是通過建立全面的、多層次的評(píng)估指標(biāo)與理論體系，完成在干擾環(huán)境下雷達(dá)干擾措施的效果評(píng)價(jià)［11～12］?？垢蓴_措施中進(jìn)行合適的選取，既要使雷達(dá)的抗干擾性能達(dá)到最佳，又對(duì)雷達(dá)的工作性能影響較小。

雷達(dá)需要根據(jù)主要任務(wù)，在不影響當(dāng)前工作模式的條件下，針對(duì)當(dāng)前受到的干擾能提供哪些抗干擾措施，效果能否滿足要求，是否需要調(diào)集更多資源，舍棄其它部分性能，采用效果更好的措施，需要雷達(dá)系統(tǒng)制定相應(yīng)判斷準(zhǔn)則，并對(duì)抗干擾效果進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果為抗干擾措施的再優(yōu)化提供支撐，形成閉環(huán)反饋。

3.4 系統(tǒng)的反干擾設(shè)計(jì)

從雷達(dá)系統(tǒng)出發(fā)，在雷達(dá)天線、發(fā)射、接收、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)中均貫徹反干擾的設(shè)計(jì)理念。

1）天線反干擾設(shè)計(jì)

天線是雷達(dá)與輻射空間之間的轉(zhuǎn)換器，通過天線的反干擾設(shè)計(jì)降低雷達(dá)接收干擾的強(qiáng)度，在天線方面的反干擾設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)超低副瓣天線、高增益天線、窄波束天線等。

2）發(fā)射反干擾設(shè)計(jì)

雷達(dá)的發(fā)射反干擾設(shè)計(jì)是主動(dòng)反干擾技術(shù)的重要體現(xiàn)，通過低截獲波形和復(fù)雜波形設(shè)計(jì)、發(fā)射波形優(yōu)化等，使干擾設(shè)備難以截獲雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，增加信號(hào)的偵察難度。發(fā)射反干擾設(shè)計(jì)的主要措施如下：

（1）波形優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立波形庫(kù)，通過外界干擾感知，獲得實(shí)時(shí)干擾態(tài)勢(shì)分布，從波形庫(kù)里自適應(yīng)的選擇某個(gè)波形或波形參數(shù)的值，優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)射波形，對(duì)干擾進(jìn)行反匹配，達(dá)到抑制干擾的目的。

（2）增加掩護(hù)脈沖。在雷達(dá)的工作信號(hào)前或后，發(fā)射一個(gè)掩護(hù)脈沖，擾亂干擾機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到掩護(hù)工作頻率的目的。

（3）低截獲波形。雷達(dá)采用多脈沖積累或者長(zhǎng)脈沖工作方式，使得雷達(dá)空間電磁輻射功率有效下降，干擾設(shè)備不易察覺。

（4）波形的復(fù)雜性。通過設(shè)計(jì)多種復(fù)雜波形，使雷達(dá)具有波形的捷變能力，增加干擾設(shè)備對(duì)信號(hào)的偵察難度。

3）接收反干擾設(shè)計(jì)

接收反干擾設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)寬動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)、瞬時(shí)自動(dòng)增益控制電路、近程增益控制電路、抗飽和電路等，降低干擾信號(hào)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。

4）信號(hào)和數(shù)據(jù)處理反干擾設(shè)計(jì)

信號(hào)和數(shù)據(jù)處理是雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，信號(hào)與數(shù)據(jù)處理反干擾設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）自適應(yīng)波束置零、副瓣匿影、副瓣對(duì)消等抗干擾措施應(yīng)用；

（2）脈壓、濾波、點(diǎn)跡凝聚和航跡處理等精細(xì)化處理，提升強(qiáng)雜波背景下，目標(biāo)檢測(cè)能力；

（3）采用基于知識(shí)輔助的智能信號(hào)處理，利用外界的知識(shí)信息，通過智能信號(hào)處理，有效地抑制強(qiáng)地雜波，提升低空目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤能力。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)干擾形式多樣化，要求雷達(dá)能夠適應(yīng)外界復(fù)雜變化的電磁環(huán)境。本文對(duì)低空雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)雷達(dá)的干擾感知、抗干擾措施決策、抗干擾性能評(píng)估及反干擾設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。低空雷達(dá)的智能抗干擾技術(shù)可以有效地對(duì)抗各種電子干擾和地雜波，使雷達(dá)的抗干擾性能和低空探測(cè)性能得到提升。

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