基于環(huán)境感知的雷達(dá)抗干擾技術(shù)應(yīng)用策略

張洪水

摘要：本文介紹了雷達(dá)抗干擾技術(shù)的研究背景，分析了雷達(dá)抗干擾相關(guān)理論，針對(duì)基于環(huán)境感知的雷達(dá)抗干擾技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：環(huán)境感知；雷達(dá)抗干擾技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）06-0042-01

隨著信息通信技術(shù)不斷發(fā)展，為了確保雷達(dá)能有效的發(fā)揮出預(yù)期作用，各個(gè)國(guó)家針對(duì)雷達(dá)抗干擾技術(shù)的研究都很重視，結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，針對(duì)這一技術(shù)的研究正在向著智能化、體系化的方向不斷發(fā)展，在這樣的背景之下，針對(duì)具體的雷達(dá)抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究是非常有必要的，本文將在環(huán)境感知技術(shù)的基礎(chǔ)上展開(kāi)論述。

1 雷達(dá)抗干擾技術(shù)研究背景

結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)看，雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所面對(duì)的有源干擾具備以下特點(diǎn)[1]：

（1）偵察能力越來(lái)越強(qiáng)。雷達(dá)天線除了有主瓣外同時(shí)還存在向著四面八方的副瓣，這一特性對(duì)于偵察和干擾過(guò)程來(lái)說(shuō)是非常有利的。另一方面，雷達(dá)副瓣的形狀能在一定程度上表達(dá)雷達(dá)的基本特征，偵察過(guò)程中結(jié)合雷達(dá)信號(hào)頻譜就能識(shí)別出雷達(dá)應(yīng)用過(guò)程中最有用的信息。（2）干擾源數(shù)量更多。以美國(guó)研發(fā)的狼群式電子戰(zhàn)系統(tǒng)為例，這一系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能通過(guò)大量小型干擾機(jī)對(duì)攻擊目標(biāo)進(jìn)行湮沒(méi)式的攻擊，這一系統(tǒng)也正是因此而得名。在實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中，這一系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)導(dǎo)致敵方網(wǎng)絡(luò)癱瘓，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不能正常的進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，進(jìn)而通過(guò)定向攻擊來(lái)破壞敵方雷達(dá)系統(tǒng)，在降低敵方偵察機(jī)靈敏度的同時(shí)確定目標(biāo)位置。（3）干擾功率不斷變大。這一發(fā)展趨勢(shì)主要是由于載機(jī)供電能力的提升導(dǎo)致的，在這樣趨勢(shì)之下，雷達(dá)對(duì)干擾的抑制功能也應(yīng)有所增加，以此來(lái)確保雷達(dá)在協(xié)同工作的過(guò)程中能采用多點(diǎn)協(xié)同定位技術(shù)來(lái)確定干擾源。

綜合以上幾點(diǎn)內(nèi)容，如果不能針對(duì)上述狀況進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)新的雷達(dá)抗干擾技術(shù)，那么實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中整體雷達(dá)系統(tǒng)很有可能難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至在敵方的攻擊之下出現(xiàn)完全失效的狀況，最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)以及人力物力上的損失。為了避免這樣的狀況，本文將結(jié)合環(huán)境感知技術(shù)進(jìn)行研究。

2 雷達(dá)抗干擾相關(guān)理論

2.1 雷達(dá)抗干擾技術(shù)分類

總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段常用的雷達(dá)抗干擾技術(shù)可以分為兩類：（1）通過(guò)一定措施使干擾信號(hào)不進(jìn)入或少進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)之中。（2）當(dāng)干擾進(jìn)入雷達(dá)系統(tǒng)之后，系統(tǒng)通過(guò)目標(biāo)回波及干擾之間特點(diǎn)的不同進(jìn)行區(qū)分和提取，正常的完成雷達(dá)工作。

2.2 抗干擾雷達(dá)信號(hào)設(shè)計(jì)

結(jié)合上文中的內(nèi)容，為了確保雷達(dá)信號(hào)能在抗干擾的同時(shí)完成有效提取目標(biāo)信息的任務(wù)，針對(duì)雷達(dá)信號(hào)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足幾點(diǎn)原則[2]：

（1）大頻寬。隨著信號(hào)頻寬的不斷擴(kuò)大，敵方將不得不施放帶寬干擾，這樣的狀況將會(huì)引起干擾頻率下降，雷達(dá)輸出信噪比將會(huì)有所提升，進(jìn)而增加雷達(dá)的自衛(wèi)距離。（2）大時(shí)寬。大時(shí)寬的信號(hào)能有效提升雷達(dá)在頻域上的抗干擾能力。（3）提升信號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)施干擾的前提是敵方已經(jīng)掌握了雷達(dá)信號(hào)的特征，而若能在對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中提升其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，那么敵方進(jìn)行有效干擾的難度也會(huì)相應(yīng)上升，提升雷達(dá)的抗干擾能力。

3 基于環(huán)境感知的雷達(dá)抗干擾技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 認(rèn)知雷達(dá)

結(jié)合具體的定義來(lái)說(shuō)，認(rèn)知雷達(dá)架構(gòu)中應(yīng)具備包含環(huán)境和感興趣的目標(biāo)信息的環(huán)境動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。這些數(shù)據(jù)主要來(lái)自于機(jī)內(nèi)傳感器的觀測(cè)或機(jī)外的地理信息、編隊(duì)信息等。在認(rèn)知雷達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，這一數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息也會(huì)不斷更新。在此基礎(chǔ)之上，認(rèn)知全自適應(yīng)雷達(dá)則應(yīng)包含全自適應(yīng)發(fā)射、接收、實(shí)時(shí)通道估計(jì)以及控制調(diào)度等功能。結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，認(rèn)知全自適應(yīng)雷達(dá)雖然還處于概念階段，但這一雷達(dá)系統(tǒng)必然會(huì)成為未來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)。本文所討論的內(nèi)容則是將針對(duì)這一系統(tǒng)研究所得的階段性成果應(yīng)用到現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)之中，確保雷達(dá)能更好的發(fā)揮作用。

3.2 電磁環(huán)境感知技術(shù)

針對(duì)電磁環(huán)境的感知主要包括干擾源方向與載波頻率兩方面，本文將結(jié)合這兩點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行論述[3]：

（1）干擾源方向感知。對(duì)于這一功能來(lái)說(shuō)，MUSIC（多重信號(hào)分類算法）能夠很好的實(shí)現(xiàn)角度超分辨，這一算法的基本思想為：對(duì)任意陣列輸出數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，得到與信號(hào)分類相對(duì)應(yīng)的信號(hào)子空間及與信號(hào)分量正交的噪聲子空間，通過(guò)這兩個(gè)子空間之間的正交性可以構(gòu)造出空間普函數(shù)，對(duì)譜峰進(jìn)行搜索檢測(cè)信號(hào)的DOA（波達(dá)方向）。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，MUSIC相較于CAPON（波束形成算法）能夠更準(zhǔn)確的得到干擾源DOA，進(jìn)而對(duì)干擾源數(shù)目和方向進(jìn)行判斷。（2）干擾源載波頻率。首先，在窄帶系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，可以通過(guò)頻率依次搜索來(lái)實(shí)現(xiàn)全頻段電磁環(huán)境感知。其次，對(duì)于寬帶系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以先通過(guò)信道化接收機(jī)實(shí)現(xiàn)頻域子帶化，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上針對(duì)每一個(gè)子帶進(jìn)行高分辨測(cè)向。結(jié)合這兩點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析不難發(fā)現(xiàn)，前者雖然實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，但依次搜索的過(guò)程中將會(huì)消耗大量資源和時(shí)間，而后者雖然效率相對(duì)較高，但實(shí)際的寬帶系統(tǒng)通常要復(fù)雜得多，實(shí)現(xiàn)難度高。針對(duì)這樣的問(wèn)題，可以將提取后的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算。

3.3 認(rèn)知抗干擾技術(shù)應(yīng)用

（1）波形優(yōu)化。從定義上來(lái)說(shuō)，波形優(yōu)化主要是指通過(guò)對(duì)發(fā)射波形的優(yōu)化來(lái)降低干擾的影響，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟：首先，在環(huán)境感知技術(shù)的支持之下，干擾信號(hào)的頻譜將能被迅速且精確的測(cè)量出來(lái)，在此基礎(chǔ)之上，通過(guò)將發(fā)射波形與干擾信號(hào)波形進(jìn)行反匹配，就可以實(shí)現(xiàn)將干擾對(duì)發(fā)射信號(hào)的影響降低到最小的目標(biāo)。同時(shí)，在多徑干擾的情況下，這一技術(shù)的應(yīng)用同樣能取得較好的效果，系統(tǒng)只需要在這種情況下對(duì)最優(yōu)發(fā)射波形進(jìn)行選擇即可。（2）頻譜管理。隨著無(wú)線技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和普及，微波頻段因?yàn)槊裼脽o(wú)線電的影響而變得十分擁擠，這種干擾對(duì)雷達(dá)的影響是非常大的，為了避免這樣的狀況出現(xiàn)，可以通過(guò)環(huán)境感知技術(shù)來(lái)對(duì)這一干擾的頻譜分布進(jìn)行感知，進(jìn)而在干擾相對(duì)較小的區(qū)域?qū)︻l點(diǎn)和帶寬進(jìn)行選擇。（3）發(fā)射方向圖置零。對(duì)于現(xiàn)有的抗干擾方法來(lái)說(shuō)，當(dāng)干擾源不斷增多時(shí)，由于接收端的自由度是有限的，其抗干擾能力也會(huì)出現(xiàn)一定程度的下降，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)難以發(fā)揮預(yù)期作用。對(duì)于這樣的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，如何將發(fā)射端的自由度合理利用起來(lái)是避免干擾源增多對(duì)雷達(dá)抗干擾處理能力造成影響的主要途徑。結(jié)合本文所討論的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)環(huán)境感知技術(shù)感知到干擾的強(qiáng)度和角度信息，進(jìn)而結(jié)合這些內(nèi)容將發(fā)射方向圖置零，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行抑制，接收端則只需要在閑時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)處理即可。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，雷達(dá)在信息通信中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時(shí)雷達(dá)所面臨的電磁干擾也隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而變得更加嚴(yán)重，為了有效避免這些干擾影響到雷達(dá)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相關(guān)單位及研究人員必須能結(jié)合環(huán)境感知對(duì)雷達(dá)抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究，加大對(duì)認(rèn)知全自適應(yīng)雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)力度，確保這一系統(tǒng)的應(yīng)用能大幅提升。

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Abstract：This paper introduces the research background of radar anti-jamming technology， analyzes the radar anti-jamming theory， and studies the radar anti-jamming technology based on environmental awareness and its application.

Key words：environmental awareness； radar anti-jamming technology； application