一種對預警雷達干擾方法

譚升海 李明

（國營第七二二廠 廣西壯族自治區桂林市 541001）

1 引言

機載預警雷達為了在復雜雜波背景下獲得準確的目標信息，廣泛采用空時自適應處理（STAP）技術[1]，STAP 技術在空域和時域上采用自適應濾波方式，達到消除雜波與干擾，提高了在復雜背景下預警雷達偵測目標的能力。相比傳統雷達，空時自適應處理技術優勢在于：空時自適應處理技術能夠有效地抑制雜波提高預警雷達對遠處動目標的偵測能力；空時自適應處理技術自適應環境能力強，能夠根據具體戰場環境，自適應調整加權矢量，并且能夠自適應地補償系統誤差；空時自適應處理技術具有很強的抗干擾能力，能夠在惡劣的電磁干擾環境下工作。

針對SATP 處理的非均勻樣本檢測以獲取足夠IID 樣本的典型處理過程，提出了一種對預警機雷達空時自適應處理干擾方法，該方法以數字射頻存儲[2-3]為實現途徑，通過在預警雷達回波上疊加預先設置好的非均勻雜波環境參數，對轉發信號的幅度、相位以及多普勒頻率進行綜合干擾調制[4]，實現保護區域內干擾回波對STAP 處理協方差矩陣的污染，從而降低STAP 處理目標檢測能力，基于實際某預警雷達數據的[7]處理結果驗證了本文方法的有效性。

2 空時自適應處理基本原理

由于機載雷達具有運動特性，來自不同方向的地物雜波其多普勒頻率是不同的，STAP 處理器是一個空時二維濾波器，按距離單元處理回波信號。在一個PRI 內，對回波信號進行L 次采樣，分別對應L 個距離單元。任意一個距離單元包含N×M 維空時采樣數據，其中，空間采樣數據來源于N 個陣元，時間采樣數據來源于一個CPI 內的M 個脈沖。來自N 個陣元，M 個脈沖，L 個距離單元的回波數據構成了一個N×M×L 維的三維雷達數據立方體，空時處理就是對N×K 維的矩陣X 進行加權求和，針對目標方向與多普勒的檢測輸出，過程可以由圖1 說明。

當檢測任意一個距離單元是否存在目標時，STAP 處理器將來自N 個陣元的M 個脈沖的回波數據進行線性疊加后，會產生一個標量輸出，并將該輸出與檢測閾值進行比較，從而確定目標是否以特定角度和多普勒存在。在理想情況下，STAP 處理器會給目標提供相干增益，同時形成角度和多普勒響應零點以抑制雜波和干擾。由于目標的角度和速度是先驗未知的，STAP 處理器通常會計算多個權向量，以覆蓋所有潛在的目標角度和目標多普勒頻率。

3 雷達干擾實現

通常對于廣義內積樣本提取，如果采用常規孤立的強干擾方式，則干擾機所在的距離門回波表現出的統計特性會與周圍其它距離以內的樣本不同，非均勻樣本下GIP 檢驗統計量會偏離均勻樣本下的輸出，從而被剔除出，進而無法實現有效干擾。

通常干擾機采用較大功率方式進行干擾，導致產生的干擾信號樣本會被剔除，因而在干擾信號功率需要與實際背景回波相當。根據雷達實際處理的特點，構造以復雜城市為背景的干擾調制參數庫，具體的干擾過程如下：

（1）根據干擾機收到的回波，精確計算出雷達回波功率，同時計算出需要干擾的距離范圍計算出需要的距離拖引延時；

C 為光是，Rmax為干擾最遠距離，Rmin為干擾最近距離。

（2）根據偵察接收機獲取雷達信號參數，估計雷達距離分辨率ρ，B 為雷達信號的帶寬，c 為光速，計算出需要干擾的樣本數目；

（3）根據獲取雷達信號參數，估計雷達距離分辨率ρ，B 為雷達信號的帶寬，c 為光速，計算出需要干擾的樣本數目；

（4）選取以已有復雜背景模板如城市區域回波為背景提取雷達回波參數，按照需要的距離門數目產生干擾場景調制參數，構造目標散射調制矩陣SJ。

工程上通常K 可以參考電子偵察機獲取的雷達一個脈組脈沖數進行設定,為根據雷達天線數目調制的多普勒量。中AN為第N 個距離單元對應的幅度，為對應的相位，為對應的多普勒調制量。

（5）對干擾機接收的回波在幅度與頻率進行兩維調制，產生基于復雜背景的干擾信號可以表示為：

上式為干擾機在雷達回波上調制的幅度與相位。n 為調制次數，t 為信號時間，ρ 為距離分辨率，c 為光速。

整個干擾過程的具體實現方式如圖2 所示。

4 實驗結果及分析

以機載預警雷達實測數據來驗證本文干擾方法的性能，仿真的預警載機高度為3073m，速度為100m/s，取630 距離門，天線數目為11。截取該數據200 到630 號距離門。將復雜背景的城市雜波調制到較為均勻的距離門回波上，產生對原先IID 樣本的污染效果，從而降低STAP 的雜波抑制和動目標檢測能力。

圖3 是增加非均勻回波后的單通道距離多普勒圖像，可以看出，經過調制的雜波仍然具有一定的分布特性。通過3DT-STAP 處理已經不能實現較好的雜波抑制，特別是經過非均勻樣本的污染，與沒有樣本污染的處理結果相比，主雜波區明前展寬。同時在空闊區由于增加了多普勒調制，STAP 處理后產生了大量雜波殘余。從圖4中可以看出，采用復雜回波轉發干擾污染樣本后，破壞了原先較好樣本分布的獨立同分布特性，使得雜波抑制能力明顯下降，同時位于主雜波以外多普勒通道的目標檢測能力也存在下降。

圖1：空時自適應處理原理框圖

圖2：干擾生成過程圖

圖3：干擾后的單通道距離多普勒圖像

圖4：回波干擾后空時處理結果

5 結論

本文以數字射頻存儲為實現途徑，通過在預警雷達回波上疊加預先設置好的非均勻雜波環境參數，對轉發信號的幅度、相位以及多普勒頻率進行綜合干擾調制，實現保護區域內干擾回波對STAP處理協方差矩陣的污染，從而降低STAP 處理目標檢測能力，基于實際某預警雷達數據的處理結果驗證了本文方法的有效性。