雷達(dá)導(dǎo)引頭抗主瓣內(nèi)角度欺騙干擾技術(shù)研究

趙 敏，楊士義

(1.中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009；2.駐中國空空導(dǎo)彈研究院軍事代表室，河南 洛陽 471009)

0 引 言

近年來，電子對抗技術(shù)飛速發(fā)展，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)面臨的電子干擾環(huán)境日趨復(fù)雜，以拖曳式雷達(dá)有源誘餌(Towed Radar Active Decoy)和空射誘餌(Air Launched Decoy)為代表的新型角度欺騙干擾方式，可使誘餌發(fā)射的干擾信號和載機(jī)回波信號在空中對雷達(dá)導(dǎo)引頭形成主瓣波束內(nèi)角度欺騙干擾，使得采用傳統(tǒng)單脈沖測角體制的雷達(dá)導(dǎo)引頭無法正確區(qū)分目標(biāo)和誘餌，從而無法正確測量目標(biāo)角度，最終引起導(dǎo)彈脫靶，對雷達(dá)型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)使用造成嚴(yán)重威脅。因此，尋求對抗角度欺騙干擾的方法是研制雷達(dá)導(dǎo)引頭需要迫切解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1 角度欺騙干擾作戰(zhàn)使用分析

角度欺騙干擾是針對雷達(dá)導(dǎo)引頭主瓣內(nèi)實(shí)施的干擾，屬于作戰(zhàn)平臺外干擾，因此抗平臺內(nèi)自衛(wèi)式干擾策略往往對其無效。拖曳式誘餌干擾和空射誘餌干擾是角度欺騙干擾的典型形式。下面對這兩種干擾的作戰(zhàn)使用方式進(jìn)行分析。

1.1 拖曳式誘餌干擾

以美國的AN/ALE-55拖曳式誘餌為代表，由載機(jī)通過拖曳線拖曳著誘餌一起飛行，誘餌能夠釋放電磁干擾信號，使雷達(dá)導(dǎo)引頭在主瓣波束范圍內(nèi)無法區(qū)分載機(jī)和誘餌，形成對雷達(dá)導(dǎo)引頭的有效干擾，是一種典型的角度欺騙干擾樣式[1]。使用方式為在中遠(yuǎn)距離上，機(jī)載告警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)來襲導(dǎo)彈，便釋放拖曳式誘餌，載機(jī)電子設(shè)備對雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射信號快速捕獲后，將該信號進(jìn)行一定的調(diào)制和放大，最后通過載機(jī)外的誘餌將信號發(fā)射出去，目標(biāo)的真實(shí)回波會被強(qiáng)的干擾信號掩蓋。此時，由于彈目距離較遠(yuǎn)，目標(biāo)與干擾均在導(dǎo)引頭的主瓣波束范圍內(nèi)。隨著彈目距離的接近，目標(biāo)與誘餌連線的夾角逐漸增大，而雷達(dá)導(dǎo)引頭的跟蹤波束也將偏向誘餌，最終形成脫靶。拖曳式誘餌干擾的工作模式分為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾和應(yīng)答式干擾。在轉(zhuǎn)發(fā)模式下，誘餌僅對偵察接收的信號直接放大轉(zhuǎn)發(fā)；在應(yīng)答模式下，通常采用數(shù)字射頻存儲技術(shù)(DRFM)，產(chǎn)生與雷達(dá)發(fā)射信號相干的干擾信號，干擾形式有壓制式干擾、距離欺騙干擾、距離多假目標(biāo)、時頻二維多假目標(biāo)及其組合干擾等。由于應(yīng)答式拖曳式誘餌干擾與目標(biāo)信號的高度相干性，降低了雷達(dá)導(dǎo)引頭信息處理的信干比，增大了雷達(dá)導(dǎo)引頭區(qū)分目標(biāo)與誘餌的難度，對雷達(dá)導(dǎo)引頭的威脅程度最大。

1.2 空射誘餌干擾

以美國研制的MALD-J空射誘餌彈為代表，由空中機(jī)載平臺發(fā)射，發(fā)射后與載機(jī)迅速脫離，利用自帶的飛行動力系統(tǒng)按照預(yù)定的軌跡飛行，可欺騙、干擾、壓制對方雷達(dá)探測系統(tǒng)。相比拖曳式誘餌，空射誘餌不要求載機(jī)形成一定的攻擊態(tài)勢且不影響載機(jī)機(jī)動性能，具有功能多樣、使用靈活的特點(diǎn)，是未來空戰(zhàn)中廣泛使用的干擾手段。空射誘餌對武器系統(tǒng)最有威脅的作戰(zhàn)使用方式為[2]，當(dāng)作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)入敵方防空范圍內(nèi)時，為了防止空空導(dǎo)彈和地面防空武器系統(tǒng)的攔截，在雷達(dá)告警設(shè)備發(fā)出安全告警后，由作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)射空射誘餌，對防空導(dǎo)彈造成主瓣內(nèi)假目標(biāo)干擾，使得雷達(dá)導(dǎo)引頭無法區(qū)分目標(biāo)和誘餌，誘騙來襲導(dǎo)彈攻擊空射誘餌，從而保護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)安全。

與拖曳式誘餌干擾不同，空射誘餌干擾不依賴機(jī)載雷達(dá)電子戰(zhàn)設(shè)備，具備獨(dú)立的射頻收發(fā)系統(tǒng)，可利用DRFM技術(shù)偵收雷達(dá)信號，并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)制干擾，干擾樣式復(fù)雜多樣，干擾的原理框圖如圖1所示。

圖1 空射誘餌干擾原理框圖Fig.1 Schematic diagram of the air launched decoy

2 角度欺騙干擾對抗方法概述

隨著國外拖曳式誘餌、空射誘餌干擾的裝備，為了提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者從21世紀(jì)初開展了大量抗角度欺騙干擾技術(shù)研究工作。根據(jù)研究工作開展的先后順序，通過總結(jié)和歸納，主要包括以下幾方面：

(1)干擾極化抑制

文獻(xiàn)[3]提出一種利用極化濾波技術(shù)抑制角度欺騙干擾的新方案。將原有的單極化雷達(dá)體制擴(kuò)展到水平、垂直雙極化雷達(dá)體制，獲取雷達(dá)回波的全極化信息，以此進(jìn)行極化濾波處理，獲得了較好的抑制干擾效果。文獻(xiàn)[4]則利用相干兩點(diǎn)源和雷達(dá)目標(biāo)全極化回波特性差異，采用收發(fā)同時雙極化的方法，設(shè)計(jì)了識別相干兩點(diǎn)源角度欺騙干擾的二元假設(shè)檢驗(yàn)方法。

(2)多普勒頻域分辨

對于采用準(zhǔn)連續(xù)波體制的雷達(dá)導(dǎo)引頭，文獻(xiàn)[5]根據(jù)拖曳式雷達(dá)誘餌與目標(biāo)在多普勒頻率上存在的微小差異，提出了采用長時間相參積累的方法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)及誘餌的多普勒頻率域分辨。

(3)脈沖前沿跟蹤

針對拖曳式誘餌干擾，文獻(xiàn)[6]提出通過脈沖信號前沿切割的方法，利用干擾與目標(biāo)回波信號的延遲，濾除干擾，同時結(jié)合脈沖壓縮技術(shù)，進(jìn)一步提高雷達(dá)的距離分辨能力。

(4)雷達(dá)紅外復(fù)合抗干擾

由于拖曳式誘餌不能對紅外導(dǎo)引頭形成干擾，文獻(xiàn)[7]和[8]提出利用雷達(dá)與紅外復(fù)合工作模式，對抗誘餌干擾的方法，解決近距雷達(dá)導(dǎo)引頭抗誘餌干擾問題。

(5)頻率捷變

文獻(xiàn)[9]提出利用頻率捷變技術(shù)對抗誘餌干擾的方法，通過控制雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射信號的載頻迅速捷變，使其跳出干擾頻率范圍，是一種主動抗干擾措施。

(6)角度超分辨抗干擾

為對抗角度欺騙式干擾和拖曳式誘餌干擾，文獻(xiàn)[10]提出一種基于數(shù)字陣列雷達(dá)導(dǎo)引頭的角度超分辨估計(jì)算法，提高導(dǎo)引頭的角度分辨率。文獻(xiàn)[11] 提出一種有效的和差 DOA矩陣算法，該算法本質(zhì)上也是利用空間譜估計(jì)分辨目標(biāo)和誘餌。

(7)彈道規(guī)劃

文獻(xiàn)[12]利用拖曳式誘餌存在錐形危險區(qū)的特點(diǎn)，控制導(dǎo)彈的攻擊態(tài)勢，使導(dǎo)彈進(jìn)入以目標(biāo)速度矢量為中心的錐區(qū)內(nèi)，保證目標(biāo)在導(dǎo)彈的殺傷半徑之內(nèi)。

綜上所述，各類抗角度欺騙干擾技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)是利用干擾信號與目標(biāo)信號的特征差異，在增強(qiáng)目標(biāo)信號的同時，最大程度地抑制或規(guī)避干擾信號。

3 角度欺騙干擾對抗方法的工程實(shí)現(xiàn)

在以上論述的基礎(chǔ)上，研究幾種適合雷達(dá)導(dǎo)引頭工程應(yīng)用的抗角度欺騙干擾方法，并對各種方法的抗干擾機(jī)理、抗干擾效果及應(yīng)用的局限性開展分析。

3.1 時域抗干擾

拖曳式誘餌具有光纖拖曳電纜，其長度一般大于100 m，可以從載機(jī)上獲得各種干擾調(diào)制。干擾信號首先由載機(jī)上的電子對抗系統(tǒng)產(chǎn)生，然后經(jīng)過光纜傳輸至誘餌，最后由誘餌進(jìn)行發(fā)射，因此,對于直接轉(zhuǎn)發(fā)式誘餌干擾，干擾信號相比雷達(dá)回波信號存在一定的延時。延時時間與導(dǎo)彈、目標(biāo)飛機(jī)和拖曳式誘餌的幾何位置有關(guān)。目標(biāo)及誘餌干擾回波延時計(jì)算公式為

(1)

式中：τT為目標(biāo)回波信號延時；RT為目標(biāo)相對于導(dǎo)彈的距離。

(2)

式中：τJ為誘餌轉(zhuǎn)發(fā)的假目標(biāo)回波延時；RJ為導(dǎo)彈和誘餌的距離；ΔτJ為載機(jī)誘餌轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)附加延遲。

由式(1)～(2)可知，對于直接轉(zhuǎn)發(fā)式誘餌干擾，由于存在轉(zhuǎn)發(fā)延遲，誘餌信號在時域上落后目標(biāo)信號，因此，導(dǎo)引頭可以采用距離分辨技術(shù)，分辨目標(biāo)回波與干擾信號，距離分辨率應(yīng)小于干擾轉(zhuǎn)發(fā)延時時間，一般小于纜繩長度。在分辨的基礎(chǔ)上，采用信號譜分析、前沿跟蹤技術(shù)可以很大程度上保證導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)回波信號。

前沿跟蹤抗誘餌干擾效果如圖2所示。對前沿跟蹤抗干擾效果進(jìn)行仿真分析，仿真中纜繩長度為100 m，導(dǎo)彈攻擊態(tài)勢為尾追，目標(biāo)載機(jī)釋放誘餌，誘餌和目標(biāo)均在雷達(dá)導(dǎo)引頭主瓣波束范圍內(nèi)，導(dǎo)引頭距離波門設(shè)置為50 m，采用時頻分析對干擾和目標(biāo)回波信號進(jìn)行處理，仿真結(jié)果表明通過距離分辨可以分出目標(biāo)和誘餌。

上述方法工程實(shí)現(xiàn)簡單，要求導(dǎo)引頭具有距離分辨功能即可，對直接轉(zhuǎn)發(fā)式誘餌有效。但當(dāng)誘餌干擾樣式為跨重頻調(diào)制式干擾時，干擾在時域上存在多個假信號，由于此時干擾能量較強(qiáng)且與目標(biāo)信號相干，采用距離分辨技術(shù)無法有效區(qū)分目標(biāo)和干擾，需要尋求其他的抗干擾途徑。

圖2 前沿跟蹤抗誘餌干擾效果圖Fig.2 Schematic diagram of front-edge tracking anti-decoy jamming

3.2 頻域抗干擾

雷達(dá)導(dǎo)引頭常用的工作頻段[13]為C,X,Ku,Ka等，若雷達(dá)導(dǎo)引頭的工作頻率覆蓋上述頻段，誘餌對其進(jìn)行干擾時，其工作帶寬至少在30 GHz以上，相比單頻段干擾機(jī)而言，帶寬的增加意味著干擾功率密度的下降。根據(jù)干信比計(jì)算公式，雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到的干擾信號與目標(biāo)回波的功率比值為

(3)

傳統(tǒng)雷達(dá)導(dǎo)引頭一般工作在單一頻段，很容易受到敵方的干擾，多頻段工作不僅增加了干擾機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的難度，而且可以提升抗干擾成功概率。假設(shè)導(dǎo)引頭有N個工作頻段，在任一頻段下其抗干擾成功概率為Pn(n=1,2，…，N)，則多頻段工作條件下導(dǎo)引頭抗干擾成功概率為

(4)

由式(4)可知，采用多頻段工作可以有效提高導(dǎo)引頭的抗干擾成功概率。

多頻段導(dǎo)引頭需要采用超寬帶天線和微波前端設(shè)計(jì)，保證對多種工作頻段信號的有效接收。為了達(dá)到較好的抗干擾效果，同時提高導(dǎo)引頭的作用距離，多頻段導(dǎo)引頭可以采用如下工作模式：遠(yuǎn)距導(dǎo)引頭可工作在單一頻段下，此時目標(biāo)和誘餌均在天線主瓣波束范圍內(nèi)，跟蹤目標(biāo)或誘餌均可保證有效跟蹤；中遠(yuǎn)距導(dǎo)引頭工作在多頻段模式下，利用導(dǎo)引頭發(fā)射信號的復(fù)雜性，增加干擾機(jī)截獲、轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)信號的難度，增加干擾的燒穿距離，同時，導(dǎo)引頭可對多頻段下的目標(biāo)回波信號進(jìn)行融合處理，綜合判斷導(dǎo)引頭受到的干擾頻段和類型，進(jìn)而有效分辨目標(biāo)和干擾。圖3給出了導(dǎo)引頭在多頻段下的信息融合處理方法。

圖3 多頻段雷達(dá)導(dǎo)引頭信息融合處理原理框圖Fig.3 Schematic diagram of multi-band radar seeker information fusion

多頻段抗干擾理論上只要干擾頻段不覆蓋導(dǎo)引頭所有的工作頻段，就可以取得良好的抗干擾效果。但如果干擾機(jī)的工作帶寬大于導(dǎo)引頭帶寬，且誘餌可以釋放多頻段下干擾，則多頻段抗干擾效果會下降。

3.3 空域抗干擾

雷達(dá)導(dǎo)引頭一般采用單脈沖測角體制，該體制具有測角精度高、測角快速等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)導(dǎo)引頭天線的主瓣波束范圍內(nèi)同時存在目標(biāo)和干擾時，受限于導(dǎo)引頭的角度分辨率，利用單脈沖測角方式無法區(qū)分目標(biāo)和干擾。因此，為對抗主瓣內(nèi)誘餌干擾，需要提高雷達(dá)導(dǎo)引頭的角度分辨能力，使其能夠區(qū)分主瓣范圍內(nèi)的目標(biāo)和干擾。

多通道陣列雷達(dá)導(dǎo)引頭[14]是相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭的后續(xù)發(fā)展方向，其采用多通道接收方式將收到的不同空域的微波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，利用陣列信號處理中的角度高分辨估計(jì)技術(shù)，提高導(dǎo)引頭對誘餌干擾和目標(biāo)的分辨能力，實(shí)現(xiàn)主瓣波束內(nèi)角度分辨。MUSIC算法是經(jīng)典的角度超分辨算法[15]。

假設(shè)導(dǎo)引頭由N個子陣天線組成，天線接收數(shù)據(jù)中包含干擾、信號和噪聲，其中干擾能量大于信號和白噪聲，且干擾、信號和噪聲之間互不相干。N個子陣在t時刻接收到的信號數(shù)據(jù)矢量為

(5)

式中：x(t)為子陣接收到的N×1維數(shù)據(jù)矢量;S(t)為子陣接收到的干擾和目標(biāo)回波信號;f(θ,φ)為子陣發(fā)射或接收方向圖；n(t)為接收到的N×1維加性噪聲矢量;aR,sub(θ,φ)和aT,sub(θ,φ)分別為目標(biāo)回波信號N×1維接收導(dǎo)向矢量和發(fā)射導(dǎo)向矢量;1為N×1維單位矩陣。

對式(5)得到的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解：

(6)

式中：Us表示由前K個大特征值對應(yīng)的特征矢量構(gòu)成的干擾或信號子空間矩陣；Λv表示由剩余的N-K個特征值構(gòu)成的對角陣;Uv表示由剩余的N-K個特征值對應(yīng)的特征矢量構(gòu)成的噪聲子空間矩陣。

構(gòu)造MUSIC空間譜函數(shù)為

(7)

分別在方位角搜索范圍θ∈[0°,360°]和俯仰角搜索范圍φ∈[0°,90°]上進(jìn)行譜峰搜索，將PMUSIC(θ,φ)的峰值作為干擾或目標(biāo)的角度估計(jì)值。

圖4給出了多通道陣列雷達(dá)導(dǎo)引頭分辨目標(biāo)和誘餌信號的原理框圖。首先由多通道相控陣天線的N個子陣分別接收來自不同空域的N路信號，然后在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行混頻和放大處理后，送至信號采樣，經(jīng)通道間幅相不一致性補(bǔ)償后，進(jìn)行高分辨測角，得到目標(biāo)和干擾的角度信息。

圖4 多通道陣列雷達(dá)導(dǎo)引頭抗干擾原理框圖Fig.4 Schematic diagram of jamming suppression for multi-channnel phased-array radar seeker

利用2×2子陣，對角度超分辨算法性能進(jìn)行仿真分析，仿真條件為：導(dǎo)引頭3 dB波束寬度為7°；主瓣內(nèi)同時存在1個誘餌與1個目標(biāo)，誘餌與目標(biāo)之間角度相隔3°；目標(biāo)信噪比為20 dB；誘餌干噪比為40 dB。仿真結(jié)果如圖5所示，結(jié)果表明采用角度超分辨在主瓣內(nèi)可以有效分辨目標(biāo)和干擾。在分辨的基礎(chǔ)上，導(dǎo)引頭波束始終跟蹤能量較小的目標(biāo)，防止誘餌對波束的拉偏，實(shí)現(xiàn)對抗誘餌干擾的目的。

圖5 角度超分辨算法性能仿真Fig.5 Performance simulation of MUSIC algorithm

值得注意的是，角度超分辨算法性能受多種工程應(yīng)用因素影響。理想條件下，若主波束范圍內(nèi)目標(biāo)與干擾能量相當(dāng)且不相干，信噪比大于20 dB，通道間幅度不一致性小于1 dB，相位不一致性小于3°的條件下，MUSIC算法的角度分辨率可達(dá)到天線波束寬度的1/5以上，能夠滿足主瓣內(nèi)分辨目標(biāo)和誘餌的需求。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，受導(dǎo)引頭各通道間不一致性、干擾與目標(biāo)的相干性以及干擾與目標(biāo)的強(qiáng)弱差異性等影響，角度超分辨算法性能會有所下降。因此，后續(xù)有必要研究適合雷達(dá)導(dǎo)引頭工程應(yīng)用的穩(wěn)健的空間譜估計(jì)算法，提升算法的普適性。

3.4 極化域抗干擾

對于誘餌干擾，干擾特性與目標(biāo)相似，常規(guī)的時頻分析抗干擾手段很難奏效，而電磁信號的極化特征是除時域、頻域外的又一顯著特征。雷達(dá)極化抗干擾[16]利用干擾與目標(biāo)在極化域的差異，降低干擾對雷達(dá)導(dǎo)引頭探測的影響。極化抗干擾的主要技術(shù)手段是極化濾波[17]。極化濾波理論表明，通過合理調(diào)整電磁接收系統(tǒng)天線的極化方式，可以在極化域內(nèi)有效地濾除干擾、增強(qiáng)信號，從而改善系統(tǒng)的探測性能。

極化抗干擾的應(yīng)用必然會帶來硬件和軟件資源需求的增加，受限于雷達(dá)導(dǎo)引頭的體積空間，并綜合考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性，導(dǎo)引頭可以采用發(fā)射單極化、接收雙極化設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)僅在雷達(dá)天線、接收系統(tǒng)和信號及信息處理系統(tǒng)增加極化通道，并增加極化信號處理。

假設(shè)導(dǎo)引頭具有極化1和極化2兩種極化方式，極化1為發(fā)射信號極化方式，極化1、極化2為接收信號極化方式?？紤]接收天線的極化信息，導(dǎo)引頭極化1通道目標(biāo)回波信號的基帶數(shù)學(xué)模型可以表示為

(8)

同理，極化2通道接收到的信號模型為

(9)

目標(biāo)回波信號受到誘餌干擾和接收機(jī)熱噪聲的污染。因此，導(dǎo)引頭極化1通道接收到的信號可以表示為

S1(t)=X1(t)+J1(t)+N1(t)

(10)

極化2接收通道的信號可以表示為

S2(t)=X2(t)+J2(t)+N2(t)

(11)

極化對消算法的原理為尋找最優(yōu)權(quán)值，使得極化1通道減去加權(quán)后的極化2通道干擾輸出功率最小，從而最小化干擾功率,然后利用權(quán)值w進(jìn)行干擾的極化對消：

Y(t)=X1(t)-wX2(t)

(12)

極化濾波的效果取決于干擾與目標(biāo)回波極化狀態(tài)的差異。理想條件下，目標(biāo)的極化角改變很小，即目標(biāo)的極化方式基本與發(fā)射信號的極化方式相同，則極化2通道的信號只含有干擾和噪聲，極化1通道減去加權(quán)后的極化2通道，目標(biāo)信號被保留，干擾信號功率被最小化。

圖6給出了干擾極化抑制信號處理流程。通過對接收到的兩路極化信號進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的幅度和相位信息，并與極化鑒別得到的干擾極化信息一起經(jīng)過數(shù)字處理，計(jì)算出相應(yīng)的極化參數(shù)，而后根據(jù)這些參數(shù)來設(shè)定濾波器，從而達(dá)到最佳濾波效果，實(shí)現(xiàn)干擾抑制。而極化1差通道也利用同一組參數(shù)進(jìn)行干擾抑制，將和、差通道的濾波輸出結(jié)果分別進(jìn)行相干積累，提取目標(biāo)角度信息。

圖6 極化抑制信號處理流程Fig.6 Flow chart of polarization signal depressing

圖7給出了單極化發(fā)射、雙極化接收導(dǎo)引頭在干信比為25 dB、干擾與目標(biāo)極化夾角為45°的條件下，極化1和通道對干擾抑制前后的仿真結(jié)果。從圖中可以看出，在干擾抑制前目標(biāo)淹沒在干擾中，而在進(jìn)行干擾抑制之后，能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)峰值。

圖7 極化抗干擾抑制結(jié)果Fig.7 Result of jamming suppression with polarization

理論分析表明，當(dāng)目標(biāo)和干擾的極化差異越大時，即目標(biāo)和干擾的極化相關(guān)性越低時，抑制干擾的效果越好。但在實(shí)際工程應(yīng)用中存在干擾的極化發(fā)生瞬變，或干擾與目標(biāo)的極化特征一致的情況，此時發(fā)射單極化下極化濾波抗干擾效果將受到限制，應(yīng)采用發(fā)射多極化設(shè)計(jì)。

4 角度欺騙干擾對抗技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著微波技術(shù)、信息處理技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化水平大幅提升，為抗主瓣干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了有利的平臺，使得雷達(dá)抗干擾向著智能化和綜合化的方向發(fā)展，抗干擾手段愈加復(fù)雜多樣。

4.1 多域聯(lián)合抗干擾

通過第3節(jié)的論述可知，雷達(dá)導(dǎo)引頭采用單一域的干擾對抗措施，對特定條件下的誘餌干擾有著較好的抑制作用。但當(dāng)誘餌的干擾樣式發(fā)生變化時，單一域的干擾對抗性能存在著一定的局限性。因此，考慮到拖曳式誘餌干擾樣式的的復(fù)雜性和多樣性，有必要采取多域聯(lián)合抗干擾的方法。通過獲取時、頻、空、極化等多域雷達(dá)回波信息，對其進(jìn)行融合處理，根據(jù)干擾和目標(biāo)在各分析域上表現(xiàn)的特點(diǎn)，綜合采取干擾對抗措施，可以提升抗干擾成功概率。多域聯(lián)合抗干擾技術(shù)無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，對雷達(dá)導(dǎo)引頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了較高的要求。彈載平臺下，導(dǎo)引頭體積和重量受到限制。為了獲得多域下探測信息，必須對天線、接收機(jī)和頻率源等硬件進(jìn)行一體化和小型化設(shè)計(jì)，才能滿足導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。此外，要求導(dǎo)引頭具有較強(qiáng)的信息處理能力，在彈目距離較近的條件下，能夠快速綜合處理各維信息，為抗干擾設(shè)計(jì)的時效性奠定基礎(chǔ)。

4.2 低截獲抗干擾

通過對誘餌干擾的作戰(zhàn)分析可知，干擾實(shí)施的前提是：接收天線首先截獲導(dǎo)彈射頻信號，然后由干擾發(fā)生器產(chǎn)生各種干擾信號。根據(jù)雷達(dá)低截獲[18]的定義，對于雷達(dá)導(dǎo)引頭而言，低截獲意味著導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)信號的距離大于干擾機(jī)截獲導(dǎo)引頭信號的距離。為此導(dǎo)引頭可以采用低截獲設(shè)計(jì)，使得干擾機(jī)無法截獲雷達(dá)發(fā)射信號或者截獲距離較近，不影響導(dǎo)彈末制導(dǎo)。通過對干擾機(jī)截獲距離和導(dǎo)引頭截獲距離分析[19]，提高導(dǎo)引頭低截獲性能的途徑為減小發(fā)射功率、增大發(fā)射脈寬、提升信號帶寬、提高相參積累時間等。低截獲波形[20-22]具有較寬的時寬帶寬積，是提高導(dǎo)引頭低截獲性能的有效途徑。

OFDM信號是近年發(fā)展起來的一種多載波調(diào)制波形[23]，其波形設(shè)計(jì)靈活，具有較高的距離和頻率分辨率，是一種較好的低截獲波形，在雷達(dá)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，其系統(tǒng)框圖如圖8所示。OFDM信號本身也存在著缺點(diǎn)，比如峰均比略高，使得導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)在非線性放大時會破壞信號的正交性。為了降低峰均比對系統(tǒng)性能的影響，可以結(jié)合相控陣天線各子陣的劃分，分子陣發(fā)射各載波信號，與常規(guī)OFDM雷達(dá)系統(tǒng)相比，該導(dǎo)引頭實(shí)現(xiàn)方案不僅降低了峰均比，也減少了多載波信號產(chǎn)生時串/并和并/串轉(zhuǎn)化流程，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖8 OFDM雷達(dá)導(dǎo)引頭系統(tǒng)框圖Fig.8 Schematic diagram of OFDM radar seeker

4.3 智能化抗干擾

人工智能將成為未來武器系統(tǒng)發(fā)展趨勢[24]，美國已經(jīng)開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用于武器系統(tǒng)的研究。智能化抗干擾就是利用導(dǎo)引頭對戰(zhàn)場情況進(jìn)行自動探測、跟蹤，通過對獲得的信息進(jìn)行比較、分析、推理、判斷，達(dá)到識別目標(biāo)、背景和干擾的目的，進(jìn)而制定出正確的對策，采取有針對性的抗干擾策略等。智能化的基礎(chǔ)在于“學(xué)習(xí)”[25]，通過對線上或線下獲取的大量數(shù)據(jù)的綜合分析，進(jìn)行干擾特征提取并進(jìn)行精細(xì)化建模與學(xué)習(xí)，較基于規(guī)則的方法可顯著提升識別性能，同時借助高性能計(jì)算可獲得更高的學(xué)習(xí)效率，可實(shí)現(xiàn)快速、迭代的模型升級與性能改進(jìn)。雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)/干擾智能識別流程如圖9所示。

圖9 智能抗干擾流程圖Fig.9 Flow chart of intelligent jamming suppression

5 結(jié) 束 語

以拖曳式誘餌和空射誘餌為代表的角度欺騙干擾是近年來針對單脈沖PD制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)展起來的新型干擾樣式，嚴(yán)重影響了雷達(dá)型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。在此背景下探測、截獲和跟蹤性能已不是衡量雷達(dá)導(dǎo)引頭性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)，良好的抗新型角度欺騙干擾性能逐漸成為雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的出發(fā)點(diǎn)之一。隨著干擾技術(shù)的發(fā)展，誘餌干擾的類型和樣式也日趨復(fù)雜多變。由于干擾的不確定性，單一抗干擾措施只能對抗特定條件下的干擾，存在一定的局限性。從軍事裝備發(fā)展趨勢來看，干擾與抗干擾一直是一個博弈的過程，為了在對抗中保持不敗之地，雷達(dá)導(dǎo)引頭必須采取應(yīng)變的措施，具有多種抗干擾手段，能夠快速地根據(jù)對干擾環(huán)境和態(tài)勢的感知，調(diào)整抗干擾策略，從而取得最佳的抗干擾效果。因此，未來雷達(dá)導(dǎo)引頭抗干擾技術(shù)必將是信息化、智能化和綜合化的結(jié)果。