高對(duì)抗強(qiáng)博弈場(chǎng)景下雷達(dá)波形設(shè)計(jì)思路

王建強(qiáng) 宋思盛 李國(guó)卿 張瑞

摘? 要：未來陸域突擊作戰(zhàn)中高對(duì)抗強(qiáng)博弈場(chǎng)景使得雷達(dá)與目標(biāo)間博弈日趨激烈，雷達(dá)波形作為雷達(dá)裝備的核心和基礎(chǔ)特征，將是提高雷達(dá)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)性能的關(guān)鍵因素。該文首先梳理高對(duì)抗強(qiáng)博弈場(chǎng)景下的軍事需求和發(fā)展現(xiàn)狀，然后從波形產(chǎn)生與處理、目標(biāo)和環(huán)境信息參數(shù)化建模、波形博弈方法等方面展開討論，可為雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下如何提升裝備作戰(zhàn)效能提供設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：電子戰(zhàn)；波束設(shè)計(jì)；抗干擾；電磁環(huán)境；雷達(dá)

中圖分類號(hào)：TN95? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）19-0124-06

Abstract： In the future land assault operations， the strong game scene of high confrontation makes the game between radar and target increasingly fierce. Radar waveform， as the core and basic feature of radar equipment， will be the key factor to improve the performance of radar target detection. This paper first combs the military demand and development status under the scenario of high confrontation and strong game， and then discusses it from the aspects of waveform generation and processing， parameterized modeling of target and environmental information， waveform game method and so on， thereby can provide design reference for radar how to improve equipment combat effectiveness in complex electromagnetic environment.

Keywords： electronic warfare; beam design; anti-jamming; electromagnetic environment; radar

隨著電子戰(zhàn)技術(shù)的快速發(fā)展，面對(duì)未來陸域突擊作戰(zhàn)中強(qiáng)敵構(gòu)建的多維殺傷網(wǎng)所獲取的戰(zhàn)場(chǎng)制電磁權(quán)與信息優(yōu)勢(shì)，雷達(dá)與目標(biāo)間的博弈日趨激烈，而雷達(dá)波形優(yōu)化設(shè)計(jì)是提高雷達(dá)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)性能的關(guān)鍵因素。雷達(dá)波形，作為雷達(dá)裝備的核心和基礎(chǔ)特征，就像每部雷達(dá)裝備的DNA序列，雷達(dá)發(fā)射波形的設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)的處理方法、系統(tǒng)分辨力、測(cè)量精度以及抗干擾能力等性能有直接影響，具備優(yōu)良特性的波形可促使雷達(dá)充分發(fā)揮潛在性能，且不同任務(wù)場(chǎng)景，波形優(yōu)化的出發(fā)點(diǎn)各不相同，而單一形式信號(hào)難以普適地滿足任意應(yīng)用場(chǎng)景[1]。

現(xiàn)有波形優(yōu)化方法可根據(jù)優(yōu)化準(zhǔn)則分為3類：MI、MMSE和SNR，這些波形設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則均是在假設(shè)雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)自主不具備博弈對(duì)抗能力下得到的研究成果[2]。但是在現(xiàn)代電子戰(zhàn)環(huán)境中，敵方的裝備已具備估計(jì)雷達(dá)波形參數(shù)進(jìn)而自適應(yīng)改變干擾策略的能力。因此，在雷達(dá)與干擾相互博弈條件下如何優(yōu)化波形，提高復(fù)雜背景下對(duì)目標(biāo)檢測(cè)能力成為亟待解決的問題。近年來，雷達(dá)同目標(biāo)博弈方面受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的持續(xù)關(guān)注[3]。

1? 軍事需求

1.1? 應(yīng)對(duì)復(fù)雜對(duì)抗背景下探測(cè)的需求

信息化戰(zhàn)場(chǎng)雷達(dá)面臨的背景電磁環(huán)境更加復(fù)雜、電子對(duì)抗威脅更加嚴(yán)峻，針對(duì)雷達(dá)的有源干擾將貫穿戰(zhàn)爭(zhēng)的始終，當(dāng)前雷達(dá)主要面臨來自地面雷達(dá)干擾機(jī)、投擲式滯空干擾機(jī)，直升機(jī)/無人機(jī)載干擾機(jī)等威脅，典型的地面干擾機(jī)為美軍的AN/VLQ-14型多波段干擾機(jī)，作用距離15 km；滯空干擾機(jī)通常采用火炮發(fā)射方式進(jìn)行投擲，在干擾機(jī)滯空過程中，對(duì)雷達(dá)實(shí)施抵近、滯空、分布式、大區(qū)域的主瓣干擾，形成干擾屏障以掩護(hù)敵方火炮射擊；美軍陸軍師、陸戰(zhàn)師、空中突擊師、空降師均配備4到6架EH-60系列電子戰(zhàn)直升機(jī)，配置AN/ALQ-136脈沖式雷達(dá)干擾機(jī)和AN/ALQ-162連續(xù)波雷達(dá)干擾機(jī)，執(zhí)行對(duì)地面通信和雷達(dá)的偵察和干擾任務(wù)。目前干擾樣式正由遮蓋式干擾轉(zhuǎn)變?yōu)獒槍?duì)性更強(qiáng)的智能化存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式靈巧干擾，由旁瓣干擾轉(zhuǎn)變?yōu)橹靼旮蓴_，由傳統(tǒng)單一式干擾向多種干擾樣式復(fù)合的方式轉(zhuǎn)變，在復(fù)雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)，雷達(dá)不僅要具備抗干擾手段，還要具備干擾環(huán)境的感知能力以及自適應(yīng)選擇對(duì)抗措施和進(jìn)行波形優(yōu)化設(shè)置的能力，增強(qiáng)裝備作戰(zhàn)效能[4-5]。

1.2? 適應(yīng)認(rèn)知電子戰(zhàn)飛速發(fā)展的需求

圍繞“制電磁權(quán)”而開展的電子戰(zhàn)，已成為所有現(xiàn)代軍事斗爭(zhēng)不可避免的重要對(duì)抗內(nèi)容，特別是人工智能的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得認(rèn)知電子戰(zhàn)作為一種全新的波形戰(zhàn)手段，受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。認(rèn)知電子戰(zhàn)能夠在復(fù)雜電磁環(huán)境中自適應(yīng)感知周圍態(tài)勢(shì)，在感知的過程中通過機(jī)器學(xué)習(xí)判定威脅等級(jí)并做出最佳干擾決策，自動(dòng)生成最佳干擾信號(hào)并評(píng)估當(dāng)前干擾效果[6]。更為靈活智能的干擾波形不僅影響雷達(dá)的信號(hào)處理能力，而且會(huì)抑制系統(tǒng)的測(cè)量精度、分辨力等指標(biāo)。為應(yīng)對(duì)電子戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)具備認(rèn)知對(duì)抗能力的雷達(dá)波形成為一種重要解決方案。

1.3? 滿足日益增長(zhǎng)的多功能作戰(zhàn)的需求

由于敵人的不確定性及戰(zhàn)爭(zhēng)的不對(duì)稱性，陸軍任務(wù)開始大量重疊。傳統(tǒng)定義上的前線區(qū)域和后方之間的設(shè)定邊界幾乎消失，未來陸戰(zhàn)場(chǎng)潛在的敵人可以使用多種系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，從常規(guī)彈藥如迫擊炮或復(fù)雜性不同的UAS到先進(jìn)的導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機(jī)，執(zhí)行這些復(fù)合任務(wù)的爆炸性需求增長(zhǎng)使得雷達(dá)系統(tǒng)多功能化發(fā)展，并依賴于各種復(fù)雜波形設(shè)計(jì)與信息處理技術(shù)提高性能。例如，美軍為應(yīng)對(duì)反無人機(jī)需求的增長(zhǎng)，要求洛克希德馬丁公司對(duì)正在生產(chǎn)中的TPQ-53進(jìn)行反無人機(jī)能力擴(kuò)展。

1.4? 適應(yīng)綜合射頻一體化發(fā)展的需求

為適應(yīng)未來戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境需要，作戰(zhàn)平臺(tái)配置的電子設(shè)備越來越多，功能越來越復(fù)雜，占用空間越來越大。雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗系統(tǒng)是作戰(zhàn)平臺(tái)廣泛配置的電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗設(shè)備共享、功能一體是解決上述問題的有效途徑。綜合射頻一體化發(fā)展有利于提升作戰(zhàn)平臺(tái)的裝備集成度、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知水平、信息保障能力，為作戰(zhàn)的一致信息權(quán)提供技術(shù)支撐[7]。長(zhǎng)期以來，雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗系統(tǒng)并行沿著各自的技術(shù)路線演進(jìn)，其采用的主要波形側(cè)重點(diǎn)也顯著不同。隨著技術(shù)進(jìn)步，從雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗的工作頻段、信號(hào)波形、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理來看，可以共享的趨勢(shì)明顯。通過共享發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、天線系統(tǒng)等，設(shè)計(jì)特殊的共用信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)將雷達(dá)信號(hào)隱藏于通信信號(hào)之中，提高信號(hào)的隱蔽性，增強(qiáng)電子對(duì)抗能力。一體化波形設(shè)計(jì)直接決定了多功能綜合射頻系統(tǒng)的功能、實(shí)現(xiàn)方式及信息處理方法，是多功能綜合射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

1.5? 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)軟件化、智能化發(fā)展的必由之路

DARPA意在3個(gè)在研項(xiàng)目（機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)、軟件定義雷達(dá)和動(dòng)態(tài)配置射頻系統(tǒng)）上取得關(guān)鍵技術(shù)的突破，致力于影響并推動(dòng)雷達(dá)市場(chǎng)的發(fā)展。其中，RFMLS項(xiàng)目旨在為集成到RF硬件系統(tǒng)中的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案開發(fā)所需的算法和結(jié)構(gòu)，規(guī)定未來RF系統(tǒng)的性能將由其對(duì)所處環(huán)境的自適應(yīng)能力和實(shí)時(shí)響應(yīng)決定，通過雷達(dá)感知、調(diào)整和行動(dòng)的動(dòng)態(tài)閉環(huán)循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的反饋。在動(dòng)態(tài)閉環(huán)循環(huán)中，波形產(chǎn)生及數(shù)據(jù)庫、算法和決策能力是認(rèn)知解決方案的基本要素。SDRadar項(xiàng)目旨在展示目標(biāo)探測(cè)和跟蹤能力都得到極大增強(qiáng)的軟件定義雷達(dá)樣機(jī)，利用SDRadar技術(shù)將實(shí)現(xiàn)在單一環(huán)境中控制與處理多合一解決方案。全新的可擴(kuò)展軟硬件架構(gòu)將有效滿足下一代RF和電子戰(zhàn)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)波形的需求?？蓜?dòng)態(tài)配置的RF系統(tǒng)項(xiàng)目旨在為協(xié)同的RF系統(tǒng)和不可預(yù)知的平臺(tái)集成創(chuàng)造一種模塊化結(jié)構(gòu)。可動(dòng)態(tài)配置的RF系統(tǒng)項(xiàng)目為確定的RF功能和載荷，開發(fā)RF工作模式和軟件定義的決策工具。數(shù)字化結(jié)構(gòu)正在推動(dòng)單平臺(tái)上多種射頻端點(diǎn)的共享和中心處理。DARPA預(yù)計(jì)，與單獨(dú)的雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通信系統(tǒng)的總和相比，融合的RF系統(tǒng)所需的安裝空間和功耗更小，功能更強(qiáng)。可動(dòng)態(tài)配置的RF系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)波形多樣化、復(fù)合化發(fā)展提供了硬件基礎(chǔ)。

2? 國(guó)內(nèi)外波形設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

1965年H.V.Trees提出發(fā)射信號(hào)的設(shè)計(jì)更有利于提高雷達(dá)性能，指出理想的雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)該能夠連續(xù)地測(cè)量目標(biāo)的散射函數(shù)，并根據(jù)環(huán)境自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)射信號(hào)的形狀和接收機(jī)以適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)境。這一理想系統(tǒng)掀起了二十世紀(jì)六七十年代對(duì)于最優(yōu)波形設(shè)計(jì)的研究熱潮。早期的工作主要是在目標(biāo)檢測(cè)階段通過確定最優(yōu)的發(fā)射信號(hào)與濾波器對(duì)以最大化信號(hào)與雜波及干擾的功率比，其主要方法為特征值迭代法。在過去幾年里，因系統(tǒng)處理能力欠佳而未被檢測(cè)的威脅已成為戰(zhàn)區(qū)士兵面臨的一個(gè)日益嚴(yán)重的問題，美國(guó)陸軍正在開發(fā)創(chuàng)新的雷達(dá)波形技術(shù)，保證在對(duì)抗性和擁塞的無線電環(huán)境中雷達(dá)系統(tǒng)性能。

作為最早提出認(rèn)知雷達(dá)概念的學(xué)者，Simon Haykin教授的研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)了自適應(yīng)雷達(dá)的發(fā)射波形，指出波形選擇問題的一個(gè)實(shí)際方式是用脈沖波，該脈沖由等間隔、互不重疊的固定周期小脈沖序列構(gòu)成。Simon Haykin在2008年提出了一種考慮檢測(cè)和估計(jì)性能折衷情況下的認(rèn)知雷達(dá)最優(yōu)波形設(shè)計(jì)問題[8]。Goodman和其研究團(tuán)隊(duì)也在這方面做了比較多的工作。2007年，Goodman提出了閉環(huán)雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。2008年，Goodman將序列假設(shè)檢驗(yàn)應(yīng)用于自適應(yīng)波形設(shè)計(jì)，以提高雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)性能，他比較了2種方法：對(duì)角法和信息論法。2009年，Goodman提出了一種在依賴于信號(hào)干擾存在情況下匹配于隨機(jī)目標(biāo)的波形設(shè)計(jì)方法，這種波形由SNR和Ml優(yōu)化得到，作者同時(shí)也把它用在認(rèn)知雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別中。電子攻擊措施的不斷升級(jí)，也將迫使雷達(dá)具備更為靈活快速的波形捷變能力。2019年2月19日，美國(guó)海軍水面作戰(zhàn)中心的官員宣布，將與Vadum公司簽訂一份為期5年，價(jià)值940萬美元的合同，以支持“反應(yīng)式電子攻擊措施”（REAM）項(xiàng)目。REAM項(xiàng)目旨在尋求以下技術(shù)方面的開發(fā)方法：跟上敵人快速變化的雷達(dá)頻率，識(shí)別頻移模式，并在這些頻率被使用時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行干擾或欺騙。

國(guó)內(nèi)在波形設(shè)計(jì)領(lǐng)域中以高校為主要力量在理論研究方面完成了大量的研究工作，取得了一批研究成果。2008年，西安電子科技大學(xué)針對(duì)目標(biāo)識(shí)別問題，依據(jù)匹配照射原理，提出特征互信息方法和多特征子空間方法等，用于不同背景下的目標(biāo)識(shí)別，并取得了良好效果[9]。2011年，清華大學(xué)針對(duì)雜波環(huán)境中擴(kuò)展目標(biāo)的檢測(cè)問題，建立了表征雷達(dá)回波的參數(shù)化模型，根據(jù)對(duì)回波統(tǒng)計(jì)特性的分析，提出了目標(biāo)沖激響應(yīng)和雜波協(xié)方差矩陣的估計(jì)方法，構(gòu)建了廣義似然比檢測(cè)器（GLRD），并進(jìn)一步提出了相位調(diào)制波形的自適應(yīng)設(shè)計(jì)方法，所優(yōu)化波形用于下一次發(fā)射時(shí)進(jìn)行雜波抑制[10]。東北大學(xué)針對(duì)雷達(dá)的自適應(yīng)波形優(yōu)化問題，建立了隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，針對(duì)雷達(dá)目標(biāo)轉(zhuǎn)移概率未知這一特點(diǎn)，將Q學(xué)習(xí)方法用于發(fā)射波形的自適應(yīng)選擇，有效提高了雷達(dá)的目標(biāo)跟蹤性能[11]?？哲姽こ檀髮W(xué)針對(duì)傳統(tǒng)的線性調(diào)頻（LFM）步進(jìn)信號(hào)抗干擾能力較差的問題，提出一種可以隨機(jī)發(fā)射LFM步進(jìn)信號(hào)子脈沖的波形設(shè)計(jì)方法，結(jié)合壓縮感知理論，運(yùn)用較少的子脈沖實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一維距離像重構(gòu)和高分辨二維成像[12]。

3? 復(fù)雜雷達(dá)波形設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1? 復(fù)雜波形產(chǎn)生與處理

3.1.1? 抗干擾波形集設(shè)計(jì)

根據(jù)雷達(dá)裝備戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下作戰(zhàn)使用特點(diǎn)，結(jié)合復(fù)雜對(duì)抗背景下探測(cè)、認(rèn)知電子戰(zhàn)飛速發(fā)展、日益增長(zhǎng)多功能作戰(zhàn)、綜合射頻一體化發(fā)展和雷達(dá)探測(cè)技術(shù)軟件化、智能化發(fā)展實(shí)際需求，分析不同探測(cè)任務(wù)干擾敏感度，進(jìn)行空、時(shí)、頻、極化多維雷達(dá)波形集設(shè)計(jì)。

3.1.2? 波形的定制產(chǎn)生

系統(tǒng)探測(cè)波形應(yīng)按照探測(cè)任務(wù)分為目標(biāo)搜索、目標(biāo)確認(rèn)、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)識(shí)別、環(huán)境感知和系統(tǒng)自檢等。工作波形具備按照波束駐留或PRF進(jìn)行波形參數(shù)切換的能力。通過工作環(huán)境實(shí)時(shí)感知，統(tǒng)籌考慮平時(shí)、戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)任務(wù)，從雜波抑制、目標(biāo)探測(cè)威力、參數(shù)提取和抗干擾的需求出發(fā)，研究基于發(fā)射波束寬度、脈沖重復(fù)周期、工作頻率、信號(hào)形式和波束指向等主要波形參數(shù)的子陣級(jí)定制產(chǎn)生技術(shù)。

3.1.3? 基于環(huán)境感知的精細(xì)化處理

通過采用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理的一體化設(shè)計(jì)，信號(hào)處理給數(shù)據(jù)處理提供較多的目標(biāo)信息，使數(shù)據(jù)處理階段更好地學(xué)習(xí)、適應(yīng)周圍的電磁環(huán)境和目標(biāo)環(huán)境；同時(shí)數(shù)據(jù)處理將學(xué)習(xí)后的部分結(jié)果反饋給信號(hào)處理，進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的調(diào)整。根據(jù)環(huán)境感知結(jié)果，自適應(yīng)選擇信號(hào)處理參數(shù)和數(shù)據(jù)處理參數(shù)，研究對(duì)地處理、對(duì)海處理、反氣象處理和抗干擾處理等精細(xì)化處理方法和策略，實(shí)現(xiàn)波形參數(shù)多維調(diào)制動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

3.2? 目標(biāo)和環(huán)境信息參數(shù)化建模與認(rèn)知

3.2.1? 目標(biāo)信息在線實(shí)時(shí)精確感知技術(shù)

目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息包括目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、RCS起伏和回波特性等。目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)態(tài)特征也在不斷變化，對(duì)于在雜波環(huán)境中檢測(cè)這些微弱目標(biāo)十分困難。研究如何在線感知并提取目標(biāo)多維動(dòng)態(tài)信息，對(duì)于提高雷達(dá)在復(fù)雜條件下的目標(biāo)跟蹤精度、目標(biāo)航跡質(zhì)量等指標(biāo)有重要意義。

3.2.2? 環(huán)境信息在線實(shí)時(shí)精確感知技術(shù)

對(duì)雷達(dá)來說，對(duì)環(huán)境的感知主要是對(duì)噪聲、雜波和干擾的電磁信號(hào)特征的感知。對(duì)于動(dòng)態(tài)和快變的環(huán)境，先驗(yàn)信息并不足以滿足雷達(dá)波形對(duì)抗的需求。由于環(huán)境信息的空間非均勻、時(shí)變、非平穩(wěn)性等特點(diǎn)，有必要研究如何在時(shí)域、頻域等對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)提取和分析。

3.3? 對(duì)抗條件下波形博弈方法

3.3.1? 干擾信號(hào)特征感知評(píng)估

干擾信號(hào)特征感知是智能化反干擾的前提，以便針對(duì)不同的干擾類型采取不同的波形博弈策略。通過設(shè)置獨(dú)立多通道天線（含雙極化）和接收處理通道，雷達(dá)具備空域瞬時(shí)360°頻譜信息偵收能力和頻域瞬時(shí)大帶寬全覆蓋能力，提供側(cè)向及后向匿影通道，實(shí)時(shí)分析當(dāng)前系統(tǒng)和真實(shí)信號(hào)工作所受到的干擾及影響，獲取干擾的空間位置、時(shí)頻域特征，評(píng)估對(duì)目標(biāo)偵察通道的信號(hào)檢測(cè)能力和參數(shù)測(cè)量性能的影響及采用常規(guī)抗干擾措施后的干擾反應(yīng)時(shí)間和干擾效果等，為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)波形優(yōu)化和自適應(yīng)波形博弈策略選擇提供依據(jù)。

3.3.2? 基于認(rèn)知的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)波形優(yōu)化

傳統(tǒng)方式下雷達(dá)發(fā)射波形和其他參數(shù)通常為固定方式，僅僅依靠接收端的自適應(yīng)處理，在復(fù)雜的環(huán)境下探測(cè)性能會(huì)顯著下降，同時(shí)也會(huì)由于雜波抑制算法無法適應(yīng)環(huán)境的變化出現(xiàn)虛警過大、時(shí)間資源緊張、波形對(duì)抗能力弱、適應(yīng)波形戰(zhàn)的潛力不足的問題?；谌碌臄?shù)字陣列體制帶來的子陣級(jí)差異化波形產(chǎn)生能力，使得雷達(dá)在發(fā)射端具備足夠的自由度，可更加靈活地優(yōu)化發(fā)射信號(hào)波形。根據(jù)目標(biāo)和環(huán)境的先驗(yàn)特征，在雷達(dá)資源約束條件下研究不同對(duì)抗場(chǎng)景自適應(yīng)波形優(yōu)化技術(shù)，提升雷達(dá)波形戰(zhàn)能力。

3.3.3? 基于相關(guān)系數(shù)特性的抗主瓣干擾

陸軍地面雷達(dá)面臨的主要干擾類型包括主瓣窄帶壓制性干擾、欺騙式干擾、靈巧干擾，以及強(qiáng)地物和強(qiáng)氣象引起的無源干擾，對(duì)于從旁瓣進(jìn)入的干擾，旁瓣對(duì)消和旁瓣匿影是傳統(tǒng)的雷達(dá)抗干擾技術(shù)手段。對(duì)于從主瓣進(jìn)入雷達(dá)的窄帶干擾信號(hào)，當(dāng)干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)的到達(dá)角度非常接近時(shí)，通過頻域、時(shí)-頻域陷波、空域?yàn)V波等抗干擾措施效果不佳。

通過分析不同類型干擾信號(hào)二階矩、相關(guān)系數(shù)等相參性變化情況，研究基于SQI方法的干擾識(shí)別技術(shù)，并通過干擾信號(hào)識(shí)別門限作為干擾識(shí)別依據(jù)，提升波形對(duì)抗場(chǎng)景下雷達(dá)抗主瓣干擾能力。

3.3.4? 基于雷達(dá)工作模式和參數(shù)的自適應(yīng)波形博弈策略

為了防止電子偵察，在不同區(qū)域、不同波束發(fā)射時(shí)可以采用不同的工作頻率、復(fù)雜波形、脈沖重復(fù)頻率，通過頻率捷變、波形捷變、重頻捷變、調(diào)制方式捷變、扇區(qū)靜默和降額工作等方式達(dá)到反電子偵察的目的。針對(duì)壓制式干擾、主瓣應(yīng)答式干擾、副瓣干擾等不同干擾類型，研究如何根據(jù)當(dāng)前電磁環(huán)境與系統(tǒng)所受電子干擾狀態(tài)，參照歷史環(huán)境下實(shí)施抗干擾措施的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化新一輪雷達(dá)波形在時(shí)間、空間、頻譜、調(diào)制和能量等方面的多維博弈策略，分級(jí)設(shè)置抗干擾波形，在實(shí)現(xiàn)最優(yōu)干擾抑制的同時(shí)完成對(duì)目標(biāo)的有效檢測(cè)和跟蹤。

3.4? 雷達(dá)對(duì)抗波形管理與調(diào)度

3.4.1? 雷達(dá)資源占用率實(shí)時(shí)評(píng)估

本雷達(dá)具備動(dòng)態(tài)任務(wù)管理能力，實(shí)現(xiàn)炮位偵校、對(duì)空監(jiān)視和目標(biāo)感知、告警同時(shí)多任務(wù)工作，雷達(dá)資源占用率實(shí)時(shí)評(píng)估主要包括對(duì)雷達(dá)TWS模式下實(shí)時(shí)批處理能力及目標(biāo)飽和攻擊時(shí)多目標(biāo)實(shí)時(shí)顯示能力、TAS模式下搜索數(shù)據(jù)率及多目標(biāo)跟蹤能力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為雷達(dá)波形參數(shù)多域管理與分配提供基礎(chǔ)。

3.4.2? 雷達(dá)波形參數(shù)多域管理與分配

雷達(dá)波形參數(shù)多域管理與分配結(jié)合當(dāng)前雷達(dá)工作態(tài)勢(shì)評(píng)估結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)在時(shí)域、空域、能量域、頻域、調(diào)制域的資源分配進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，并能將該信息作為輔助信息用于系統(tǒng)資源控制管理器對(duì)系統(tǒng)資源調(diào)度與管理策略調(diào)整的依據(jù)，優(yōu)化雷達(dá)跟蹤能力和對(duì)新目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力。其中，時(shí)域資源分配方面主要包括脈沖重復(fù)周期、波束駐留時(shí)間、離散定時(shí)跟蹤間隔的動(dòng)態(tài)設(shè)置；空域資源分配方面主要指波束掃描區(qū)域、掃描方式的優(yōu)化設(shè)置；能量域分配方面主要指雷達(dá)峰值功率管控、集能處理、工作比選擇；頻域資源分配方面主要指雷達(dá)工作頻率范圍內(nèi)的頻率捷變；調(diào)制域資源分配方面主要指雷達(dá)波形調(diào)制方式的選擇。

3.4.3? 雷達(dá)多任務(wù)、多模式對(duì)抗波形調(diào)度

雷達(dá)的探測(cè)波形按照探測(cè)任務(wù)分為目標(biāo)搜索、目標(biāo)確認(rèn)、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)識(shí)別、環(huán)境感知和系統(tǒng)自檢等。由于雷達(dá)的資源是有限的，不同任務(wù)對(duì)雷達(dá)資源需求不同，特別是高速小目標(biāo)探測(cè)背景下，要求系統(tǒng)具備高時(shí)效功能捷變重構(gòu)能力，主要研究基于波駐節(jié)拍和隨機(jī)事件驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)多任務(wù)多模式對(duì)抗波形調(diào)度策略。

3.5? 擬重點(diǎn)研究的關(guān)鍵技術(shù)

3.5.1? 脈間和子陣級(jí)差異化波形產(chǎn)生技術(shù)

傳統(tǒng)雷達(dá)工作波形是固定的幾組，不能適應(yīng)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的波形對(duì)抗要求。依托全新數(shù)字子陣的單元級(jí)DAC產(chǎn)生能力，結(jié)合態(tài)勢(shì)感知實(shí)時(shí)評(píng)估結(jié)果，研究脈間和子陣級(jí)差異化波形定制產(chǎn)生技術(shù)。探測(cè)信號(hào)的基帶波形數(shù)據(jù)由實(shí)時(shí)控制計(jì)算模塊根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)確定，并存儲(chǔ)在波束形成板的DSP中，可由波束形成板在每個(gè)PRF的起始上傳至數(shù)字收發(fā)子陣，能夠?qū)崿F(xiàn)子陣級(jí)波形的差異化。通過采用分布式發(fā)射波束形成控制的方式，所有數(shù)字收發(fā)子陣的控制在波束形成板中完成，每個(gè)波束形成板只完成本板所對(duì)應(yīng)的數(shù)字收發(fā)子陣的發(fā)射控制和配相，使得雷達(dá)具備靈活的發(fā)射數(shù)字波束形成能力和波形定制產(chǎn)生能力。

3.5.2? 目標(biāo)和環(huán)境信息實(shí)時(shí)多維精確感知技術(shù)

如果雷達(dá)僅對(duì)環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)回波中的雜波分量不進(jìn)行分析和處理，將面臨發(fā)射和接收對(duì)環(huán)境適應(yīng)性問題。先驗(yàn)信息是靜態(tài)的、歷史的，與當(dāng)前信息存在差異，不滿足強(qiáng)實(shí)時(shí)復(fù)雜波形重建需求。對(duì)環(huán)境和目標(biāo)信息的實(shí)時(shí)精確感知是波形對(duì)抗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)發(fā)射信號(hào)波形優(yōu)化的必要前提。通過從回波信息中提取目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息和電磁環(huán)境信息，對(duì)于提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境中的波形戰(zhàn)能力，保障復(fù)雜條件下的雷達(dá)指標(biāo)性能具有重要意義。

3.5.3? 寬帶與窄帶偵察相結(jié)合的干擾認(rèn)知技術(shù)

干擾環(huán)境的認(rèn)知是智能化反干擾的前提。干擾認(rèn)知需要干擾的特征提取與分析分類。當(dāng)雷達(dá)工作在干擾對(duì)抗模式時(shí)，需要更為全面、快速地了解干擾在整個(gè)工作帶寬的分布狀況、干擾的時(shí)頻變化特點(diǎn)和干擾使用策略。在雷達(dá)工作通道窄帶搜索的基礎(chǔ)上，設(shè)置寬帶干擾偵察通道，將寬帶偵察通道用于寬帶干擾分析、識(shí)別，采用時(shí)頻圖形特征和瞬時(shí)量特征，結(jié)合干擾信號(hào)特性，在時(shí)域、頻域、能量域和空間域?qū)Ω蓴_源信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)分析，為干擾分類與效果評(píng)估奠定基礎(chǔ)，為自適應(yīng)波形博弈策略選擇提供依據(jù)。

3.5.4? 大規(guī)模陣列發(fā)射波形快速優(yōu)化技術(shù)

大規(guī)模陣列發(fā)射波形快速優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波形對(duì)抗的重要研究?jī)?nèi)容。如何在不影響對(duì)目標(biāo)探測(cè)的條件下將干擾方向發(fā)射置零，使對(duì)方很難偵收到雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)，提高雷達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，并實(shí)現(xiàn)快速迭代優(yōu)化，擬研究基波束和基波形快速合成發(fā)射信號(hào)波形設(shè)計(jì)、基于LFM信號(hào)的同時(shí)多波束波形設(shè)計(jì)、基于干擾樣本的自適應(yīng)發(fā)射置零波形設(shè)計(jì)及發(fā)射通道誤差對(duì)發(fā)射置零的影響，在平衡目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)估計(jì)對(duì)波形要求矛盾的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射波形快速優(yōu)化。

3.5.5? 基于相關(guān)系數(shù)特性的抗主瓣干擾技術(shù)

射頻轉(zhuǎn)發(fā)式干擾是近幾年數(shù)字信號(hào)和光電子技術(shù)發(fā)展后出現(xiàn)的新的干擾方法，對(duì)于雷達(dá)來說，被轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)波形和雷達(dá)自身的信號(hào)波形基本上完全相同，雷達(dá)無法分辨，很難對(duì)付。從射頻轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)實(shí)現(xiàn)原理來看，經(jīng)干擾機(jī)加工處理后的信號(hào)質(zhì)量會(huì)下降，主要表現(xiàn)在信噪比和相位相參性下降等方面。通過分析接收信號(hào)相關(guān)系數(shù)的變化，檢驗(yàn)信號(hào)噪聲起伏和相參性指標(biāo)，有可能將回波信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號(hào)區(qū)分開來。該方法是一種創(chuàng)新性方法，適用對(duì)抗任何形式的干擾特別是來自主瓣方向的干擾，擬研究不同類型目標(biāo)回波和各種干擾波形的相關(guān)系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，計(jì)算不同類型目標(biāo)回波信號(hào)和干擾信號(hào)的二階矩、相關(guān)系數(shù)，分析比較干擾信號(hào)和直接反射回波信號(hào)在相關(guān)系數(shù)上的差異，確定干擾信號(hào)識(shí)別門限。

3.5.6? 捷變高時(shí)效系統(tǒng)任務(wù)重構(gòu)技術(shù)

隨著波形對(duì)抗形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，對(duì)雷達(dá)復(fù)雜波形產(chǎn)生和調(diào)度的強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求越來越迫切。結(jié)合波束駐留節(jié)拍的實(shí)時(shí)時(shí)間能量資源自適應(yīng)調(diào)度技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)積累，擬研究適用于全新波形對(duì)抗要求的基于波駐節(jié)拍和事件驅(qū)動(dòng)的捷變高時(shí)效系統(tǒng)任務(wù)重構(gòu)技術(shù)。

以波駐作為任務(wù)調(diào)度的時(shí)間間隔，系統(tǒng)資源管理器同步雷達(dá)波駐，實(shí)現(xiàn)多功能雷達(dá)搜索管理和跟蹤管理的有機(jī)結(jié)合，能更好地與相控陣多功能雷達(dá)的工作特征相適應(yīng)，進(jìn)一步提高任務(wù)調(diào)度成功率和系統(tǒng)時(shí)間資源利用率，加強(qiáng)對(duì)外部隨機(jī)事件響應(yīng)的靈活性、動(dòng)態(tài)性、快速性和廣譜適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)事件與事件之間無縫連接，借助軟件化、雷達(dá)組件化、模型化的先天性優(yōu)勢(shì)，全面提高波形戰(zhàn)背景下雷達(dá)系統(tǒng)任務(wù)重構(gòu)能力。

4? 結(jié)束語

未來戰(zhàn)場(chǎng)高對(duì)抗強(qiáng)博弈場(chǎng)景下對(duì)信息權(quán)的爭(zhēng)奪更加激烈，信息優(yōu)勢(shì)將成為決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素之一?，F(xiàn)代雷達(dá)面臨的干擾樣式不斷增多，作戰(zhàn)場(chǎng)景日趨復(fù)雜，作為戰(zhàn)爭(zhēng)信息獲取的重要裝備，雷達(dá)新質(zhì)能力需求日漸凸顯。本文就雷達(dá)復(fù)雜波形設(shè)計(jì)涉及的諸多研究?jī)?nèi)容展開了討論，并給出了重點(diǎn)突破的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)電子戰(zhàn)技術(shù)迅猛發(fā)展背景下的雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)意義。

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