復雜電磁環境下現代雷達抗干擾技術研究

中國電子科技集團公司第三十八研究所 汪 瑋

0 引言

現代雷達面臨的主要干擾威脅包括有源干擾和無源干擾[1]，有源干擾主要為噪聲壓制式干擾和欺騙式干擾，無源干擾主要有地雜波、氣象雜波和海雜波等。

近年來，隨著電子對抗技術的發展，有源干擾的手段日趨多樣化和復雜化，致使傳統的雷達反干擾方式效能大幅下降，嚴重影響雷達系統的探測性能；與此同時，未來雷達機動作戰使用時必然要應對不同的地理環境，同時處理不同的類型雜波，因此，在設計時必然要重點考慮雷達系統的綜合抗干擾能力的提升，提升其在復雜戰場環境下的生存能力。

1 抗干擾策略

為了應對復雜電磁環境帶來的干擾威脅，現代雷達通過以下三個步驟來實施對抗。首先，通過采用隨機掃描[2]、頻率捷變、波形捷變等措施欺騙蒙蔽敵偵察設備，“隱真示假”，降低被偵察概率；其次，通過增加獨立偵收通道實時感知干擾環境，分析出干擾參數以及干擾類型，波束調度系統根據策略指揮雷達系統規避干擾；第三，通過空域[3]、時域、頻域以及數據處理方法的靈活運用，最大限度抑制干擾，保證雷達系統穩定可靠地工作，最后，基于能量對抗的思想，利用長時相參積累技術，集能發射，最大限度保證雷達探測能力。

2 有源干擾應對技術

2.1 干擾識別

（1）干擾類型識別

現代雷達具有獨立的偵察接收通道，可以實時分析干擾環境，輸出干擾信號頻率、強度等參數，建立干擾態勢圖，支撐雷達系統進行智能化抗干擾措施選擇。系統在進行干擾類型分辨時，針對不同的干擾類型，選取不同的信號特征參數進行識別，對這些識別參數進行綜合比對，可有效區分噪聲壓制干擾、欺騙干擾。

（2）欺騙干擾與真實目標識別

欺騙干擾主要分為航跡欺騙干擾和密集假目標干擾，兩種干擾形式均要求干擾信號能在雷達后端處理中形成有效點跡。欺騙干擾與真實目標點跡存在一定的區別，主要體現在方位寬度和幅度上。

在方位寬度上，可對回波方位寬度長短進行評估，方位寬度過長或過短的回波都可能為虛假目標。其原因在于，一個波束駐留時間內，由于干擾機樣本更新、重頻跟蹤中斷等因素的影響，一般難以干擾到全部PRI，造成虛假目標回波的方位寬度過短；在方位掃描相鄰波束駐留時間內，若干擾機采取不調整干擾延遲的策略，則干擾形成的虛假目標回波在方位上會拉圈，造成虛假目標回波的方位寬度過長。圖1為密集型欺騙干擾回波在雷達工作界面的實際顯示效果，圖1中可見，其回波長度長短不一，可依據此對干擾回波和真實目標回波進行判別。

圖1 某欺騙干擾試驗雷達終端受干擾畫面

在點跡幅度上，如果欺騙干擾機模擬真實目標（如SWI-I型目標）回波序列時，其幅度均值及方差與真實目標很難保持一致。圖2為基于實測數據得到的真實目標和干擾之間的幅度偏差系數對比情況。圖中可以看出，各波位統計數據上真實目標和欺騙干擾的幅度偏差系數存在較為明顯的區別。

2.2 智能化抗干擾工作流程

現代雷達在設計之初就充分貫徹了智能化抗干擾的理念，雷達系統具有獨立的偵察接收通道，可以實時對雷達工作扇區內干擾信號的頻率、幅度、方向等參數進行測量，并提供干擾信號頻域、時域、空域等特征，依據這些特征參數判別干擾類型，進而在抗干擾措施庫中選擇對應的抗干擾措施進行電子對抗，并針對采取的措施進行抗干擾效能評估，評估結果送資源管理支撐下一步抗干擾策略的選擇。資源管理選擇抗干擾措施的基本策略為：首先優先選擇敵方無法感知的抗干擾手段，其次選擇可能被感知的抗干擾手段，最后基于功率對抗原理進行集能探測。整個抗干擾工作流程是個基于對目標與環境認知的閉環轉換過程。

圖2 真實目標與干擾信號的幅度偏差系數對比

2.3 抗干擾措施

現代雷達在空域、時域、頻域、能量域上具備多種抗干擾手段，從而有效提升雷達系統的作戰效能。在空域上雷達系統采取的抗干擾措施主要有：超低副瓣技術、自適應零點形成、副瓣匿影、副瓣對消、隨機掃描技術；在時域上雷達系統采取的抗干擾措施主要有：波形捷變；在頻域上雷達系統采取的抗干擾措施主要有：頻率捷變；在能量域上雷達系統采取的抗干擾措施主要有：功率對抗（脈沖壓縮、長時間脈沖積累）[4]。

3 無源干擾應對技術

現代雷達采用MTI、MTD和PD三種處理方式同時結合自適應虛警控制和數據濾波等技術應對無源干擾。

3.1 自適應虛警控制

（1）雜波圖

對于自然界的地雜波、云雨雜波，采用地形匹配、氣象通道、數字地圖等精細處理，以達到處理方式與環境匹配，實現對目標的最佳檢測，虛警達到最大程度抑制。

針對自然環境雜波主要是從雜波特性上進行分析與建模，充分掌握雷達覆蓋區域內雜波的特征信息，為雜波抑制和目標檢測算法中的信號處理與數據處理提供必需的先驗知識，以期獲得最佳檢測。

雜波統計特性可以從幅度分布、功率譜分布，以及幀間相關性等多方面進行描述，這些特性會隨著雷達工作參數、環境參數以及雷達工作地理位置的改變表現出顯著差異。在不同雷達處理方式下，系統統計的雜波參數有所不同，不同的雜波參數對應不同的雜波圖。

現代雷達將作用區域按照距離、方位、高度分成不同的雜波圖單元，每一個圖單元里包含有幅度、均值方差、多普勒通道等多維信息。雜波圖按性質可以分為靜態雜波圖和動態雜波圖：靜態雜波圖是雷達站周圍固定的雜波信息數據；動態雜波圖則根據雷達工作時每個天線掃描幀周期接收到的回波數據進行實時更新。

（2）自適應門限控制

自適應門限控制采用距離、方位、高度的方法，將雷達探測區域三維量化，對每一量化單元內的虛警進行統計，得出該單元的虛警高、低門限判決，以此來修正該單元的檢測門限，達到自動控制虛警的目的。

快響應門限建立的準則：統計量化單元內（若干幀）的虛警數量，超過規定虛警門限值時則調高該區門限，低于規定虛警門限值時則調低該區門限。系統設計時方位上的劃分按波束寬度，距離上劃分按兩公里為一量化單元。對每一量化單元內的虛警進行多幀統計，判斷虛警數的個數來調整門限達到自動控制虛警的目的。

慢響應門限建立的準則：與快響應門限處理基本相同，統計等面積扇區距離段內（多幀）的虛警數量，超過規定虛警門限則調高該區門限，低于規定虛警門限則調低該區門限。

3.2 數據濾波

數據濾波技術是利用雷達目標點跡的幀間相關特性、虛警和雜波剩余與目標點跡統計特性的差異、目標的運動特性等信息，結合目標檢測前跟蹤技術（TBD）、航跡自動起始技術、雷達探測目標模型和多種區域圖進行綜合處理，實現對雷達探測原始點跡數據的自動過濾。在較高虛警、較強雜波和較強干擾環境下，有效地將目標點跡從虛警和雜波中過濾出來，實現對目標的自動起始和穩定跟蹤。數據濾波技術與傳統數據處理技術相比，大大改善雷達的畫面質量，同時在較高虛警、較強雜波、較強干擾的環境中能有效地將目標點跡從復雜的背景中分離出來并實現穩定跟蹤。圖3為某雷達改進前后對比圖。

圖3 某雷達改進前后顯示畫面對比

4 結束語

隨著現代戰場的電磁環境越來越復雜[5]，雷達總處在有電子干擾的環境中工作，因此抗干擾就成為了雷達設計時的重要研究內容。本文通過對現代雷達所面臨的復雜電磁環境下抗干擾技術特點的分析及其對抗技術的研究，給出了現代雷達對抗干擾技術的方法。只有在空域、時域、頻域、能量域及數據處理方法等掌握更多的技術，并且與適當的戰術相結合，雷達抗干擾技術才能發揮更佳的效能。