李德智 祝 利 王 倩

(電子工程學(xué)院 合肥 230037)

1 引言

當(dāng)前所面臨的嚴(yán)峻電磁環(huán)境要求電子偵察系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)雷達(dá)照射,并快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)處理與識(shí)別,以確定威脅目標(biāo),對(duì)具有威脅的對(duì)抗目標(biāo)采取相應(yīng)的對(duì)抗措施。對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的識(shí)別的關(guān)鍵問(wèn)題在于對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)特征的認(rèn)識(shí)。而目前我們對(duì)于雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的特征認(rèn)識(shí)水平比較低,缺少對(duì)相關(guān)特征的深入認(rèn)識(shí)與研究。因此,深入對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)特征研究,是我雷達(dá)對(duì)抗偵察領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵理論問(wèn)題。

2 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)特征概述

在本文中,雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)指的是我方為了雷達(dá)對(duì)抗目的而去進(jìn)行偵察的敵方可以輻射電磁信號(hào)的各類雷達(dá)及相關(guān)設(shè)備的總稱。特征是存于時(shí)間或空間中可觀察的事物,如果可以區(qū)別它們是否相同或者相似,都可以稱之為特征。特征不是指事物本身,而是從事物獲得的信息。因此,特征往往表現(xiàn)為具有時(shí)間或空間分布的信息。本文把通過(guò)對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行雷達(dá)對(duì)抗偵察所得到的具有時(shí)域、空域、頻域分布的信息作為其信號(hào)特征。

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征是個(gè)總的、內(nèi)容廣泛的概念,它主要由雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)發(fā)射機(jī)性能所決定的,但同時(shí)受到信號(hào)傳輸路徑以及雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備性能等共同所影響的。只考慮雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)本身的情況下,雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)從調(diào)制層上來(lái)看,可分為人為有意調(diào)制與無(wú)意調(diào)制[1,4～7]。但考慮其它影響因素下,這里將雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)特征分為基本特征與細(xì)微特征?；咎卣魇侵咐走_(dá)本身有意調(diào)制特征。例如,基本特征如進(jìn)行脈沖調(diào)制或連續(xù)波調(diào)制,對(duì)脈沖載頻進(jìn)行線性調(diào)頻或相位調(diào)制等。

而細(xì)微特性的分析,是以精確的脈沖參數(shù)測(cè)量為基礎(chǔ),采用一系列的信號(hào)分析處理技術(shù),可以獲取更多更可靠的電子情報(bào),完成各種復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)的準(zhǔn)確描述。細(xì)微特征指偏標(biāo)稱參數(shù)、相對(duì)固定、可檢測(cè)的偏差值[2]。細(xì)微特征如雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)本身無(wú)意寄生調(diào)制、信號(hào)傳播路徑與環(huán)境差異以及雷達(dá)對(duì)抗偵察設(shè)備測(cè)量誤差等[3]。細(xì)微特征再?gòu)臑榉治龅某潭壬蟻?lái)講,將雷達(dá)信號(hào)細(xì)微特征分析分為特性分析和個(gè)體“指紋”分析。如果細(xì)微特征可以區(qū)分雷達(dá)的個(gè)體,則將此特征作為個(gè)體/指紋特征。如無(wú)意調(diào)制或稱為附帶調(diào)制,其具有進(jìn)行目標(biāo)個(gè)體識(shí)別的潛力。其特征參數(shù)的隸屬關(guān)系如圖1所示。

圖1 特征參數(shù)的隸屬關(guān)系圖

3 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征參數(shù)分析

由上所述,雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征分為基本特征與細(xì)微特征。下面從這兩個(gè)方面對(duì)信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行分析。

3.1 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)基本特征參數(shù)分析

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)的基本特征參數(shù)在某種程度上體現(xiàn)了人為有意調(diào)制特性。它目前常用的雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征參數(shù)有時(shí)域參數(shù)、頻域參數(shù)、空域參數(shù)、調(diào)制域參數(shù)和極化域參數(shù)等。下面主要從雷達(dá)對(duì)抗偵察接收機(jī)測(cè)量角度分析各個(gè)域的具有代表性的特征參數(shù)。

3.1.1 時(shí)域特征參數(shù)分析

1)脈沖寬度

脈沖寬度是一個(gè)無(wú)法直接觀測(cè)的基本特征量,它是利用脈沖的前沿的到達(dá)時(shí)間與后沿的到達(dá)時(shí)間并采用適當(dāng)?shù)乃惴ü烙?jì)出的[4]。由于多徑信號(hào)和雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)輻射源直達(dá)信號(hào)在時(shí)域上有交重疊,使脈沖后沿到達(dá)時(shí)間不準(zhǔn)確。另外,當(dāng)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)與雷達(dá)對(duì)抗偵察接收機(jī)有較明顯發(fā)相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí),接收脈沖將被壓縮或展寬,同樣會(huì)導(dǎo)致脈沖寬度估值欠準(zhǔn)確。再者,當(dāng)輻射源的波束掃描導(dǎo)致脈沖信號(hào)幅度劇烈變化時(shí),脈沖寬度估值也將隨之改變。因此,雖然脈沖寬度參量是輻射源信號(hào)的基本特征參數(shù),但通常無(wú)法保證其具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。在高輸入信噪比及單分量信號(hào)條件下,脈沖寬度的測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單,可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。但在低輸入信噪比或多分量信號(hào)條件下,測(cè)量方法相對(duì)復(fù)雜,實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)有困難。

2)脈沖重復(fù)周期

脈沖重復(fù)周期是雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的基本特征參量。它也是一個(gè)無(wú)法直接觀測(cè)的特征量,必須首先獲得各個(gè)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間的測(cè)量值,再采用適當(dāng)算法才能得到其估值,因此,其測(cè)量精度取決于脈沖到達(dá)時(shí)間的測(cè)量精度及所采用的估計(jì)算法。由于現(xiàn)階段脈沖到達(dá)時(shí)間的測(cè)量以脈沖上升沿為參照條件,其測(cè)量精度既與輸入信噪比有關(guān),也與脈沖上升沿的陡峭程度有關(guān),因此,當(dāng)脈沖上升時(shí)間較大時(shí),脈沖重復(fù)周期的估計(jì)精度將會(huì)明顯惡化。

脈沖重復(fù)周期既可以是恒定的,也可以是具有一定的變化規(guī)律的。它也是現(xiàn)階段區(qū)分固定重頻、重頻抖動(dòng)、重頻捷變以及重頻參差等雷達(dá)脈沖的主要參數(shù)。它的變化范圍及變化規(guī)律與雷達(dá)工作性能、工作體制有著密切的關(guān)系。當(dāng)雷達(dá)脈沖的脈沖重復(fù)周期變化規(guī)律不限于此,且待分選的全脈沖數(shù)據(jù)來(lái)自很多個(gè)雷達(dá)輻射源時(shí),將很難利用輻射源的脈沖重復(fù)周期參數(shù)進(jìn)行有效的信號(hào)區(qū)分。

3)脈沖幅度

脈沖幅度的觀測(cè)值不僅取決于輻射源發(fā)射功率、收發(fā)站間距離、傳輸損耗等,還取決于輻射源發(fā)射天線增益、波束掃描速度和波束形狀等諸多因素。因此,即使偵收到的多個(gè)脈沖來(lái)自于同一個(gè)雷達(dá)輻射源,其脈沖幅度也可能是不同的,甚至存在很大的差異。但當(dāng)同一部雷達(dá)的不同脈沖來(lái)自同一個(gè)相干處理間隔內(nèi)時(shí),各脈沖的脈沖幅度值應(yīng)不會(huì)有顯著的差別,因此,至少在一個(gè)較小的時(shí)間間隔內(nèi),可將該參數(shù)視為一個(gè)相對(duì)可靠的基本參數(shù)。

3.1.2 頻域特征參數(shù)分析

目標(biāo)信號(hào)載波頻率是偵察接收機(jī)必測(cè)的一個(gè)基本特征參量。它既可能是固定的,也可能是有一定的變化規(guī)律的。但對(duì)相參雷達(dá)輻射源而言,通常情況下其載頻僅在脈組間發(fā)生捷變,所以,該參數(shù)同樣是一個(gè)相對(duì)可靠的信號(hào)識(shí)別參數(shù)。在只對(duì)輻射源信號(hào)的單個(gè)脈沖進(jìn)行載頻測(cè)量時(shí),受脈沖持續(xù)時(shí)間及輸入信噪比等的限制,其測(cè)量精度將非常有限。但利用脈沖串對(duì)載頻進(jìn)行重新估計(jì),則可進(jìn)一步地提高載頻的測(cè)量精度,以期提高基于該參數(shù)的個(gè)體識(shí)別質(zhì)量,但所需時(shí)間較長(zhǎng)。在較高輸入信噪比及單分量信號(hào)條件下,頻率可近似實(shí)時(shí)測(cè)量。但當(dāng)信噪比很低時(shí)或在多分量信號(hào)情況下,由于要進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)及多分量信號(hào)的自適應(yīng)分解處理,因而,估計(jì)的實(shí)時(shí)性欠佳。

3.1.3 空域特征參數(shù)分析

空域特征參數(shù)主要代表是信號(hào)來(lái)波的到達(dá)方向。當(dāng)前各個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo),其相對(duì)偵察接收站的來(lái)波到達(dá)方向只可能是緩慢變化的,因此,該參量是一個(gè)非?？煽康男盘?hào)分選參數(shù)。但是,由于來(lái)波到達(dá)方向的值僅取決于對(duì)抗目標(biāo)與偵察接收機(jī)之間的相對(duì)位置,因而該參數(shù)不是雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的固定參數(shù)值。來(lái)波到達(dá)方向的測(cè)量精確度主要取決于輸入信噪比、接收通道的幅相一致性、信號(hào)調(diào)制樣式以及信號(hào)分量間的相關(guān)性等。

3.1.4 脈內(nèi)有意調(diào)制參數(shù)分析

脈內(nèi)有意調(diào)制特性及調(diào)制參數(shù)是雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)基本特征參數(shù)。目前雷達(dá)信號(hào)所采用脈內(nèi)調(diào)制有單載頻、多載頻分集、多載頻編碼、線性調(diào)頻、二相編碼和多相編碼等[5]。它們調(diào)制參數(shù)既可能是固定的,也可能是時(shí)變的。例如,對(duì)于需要進(jìn)行脈沖壓縮處理的雷達(dá)而言,至少在一個(gè)相干處理間隔內(nèi),這些參數(shù)應(yīng)是不變的,除非這些脈沖壓縮雷達(dá)采用了更為復(fù)雜的信號(hào)處理方法。脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)的測(cè)量精確度主要受輸入信噪比、多徑信號(hào)及來(lái)自不同雷達(dá)輻射源的多分量信號(hào)間的相關(guān)性影響。當(dāng)脈內(nèi)調(diào)制特性比較復(fù)雜時(shí),調(diào)制特性識(shí)別及調(diào)制參數(shù)測(cè)量的實(shí)時(shí)性將無(wú)法保證;尤其同時(shí)是在低信噪比條件下,當(dāng)對(duì)此類脈內(nèi)調(diào)制特征復(fù)雜信號(hào)的檢測(cè)將更加困難。因此,脈內(nèi)調(diào)制特征參數(shù)主要適用于較高輸入信噪比條件下。當(dāng)前研究識(shí)別脈內(nèi)有意調(diào)制的方法有小波變換法、瞬時(shí)自相關(guān)法等[6]。

3.1.5 極化域特征參數(shù)分析

雷達(dá)信號(hào)的極化方式是基本特征參量,它既可能是固定不變的,也可能是時(shí)變的。只有偵察接收機(jī)位于雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)所發(fā)射主波束內(nèi)時(shí),極化方式的觀測(cè)值才能真實(shí)刻畫(huà)其發(fā)射天線的極化特性。否則,其觀測(cè)值將隨接收機(jī)相對(duì)于對(duì)抗目標(biāo)發(fā)射主波束所處空間方位、收發(fā)站間距離及信號(hào)載頻的不同而不同,甚至與對(duì)抗目標(biāo)發(fā)射天線的極化特性完全正交。

一般通常情況下,偵察接收機(jī)是對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)發(fā)射波束副瓣進(jìn)行偵收,即使是專門用于主瓣偵收的電子告警系統(tǒng),其接收天線也很少落在輻射源發(fā)射波束主瓣內(nèi)。不過(guò),在單個(gè)相干積累時(shí)間間隔內(nèi),雷達(dá)信號(hào)的極化特性相對(duì)穩(wěn)定,偵察接收機(jī)與雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)發(fā)射波束主瓣的相對(duì)空間位置以及收發(fā)站間距離幾乎保持不變,因而,極化參數(shù)的觀測(cè)值應(yīng)當(dāng)是相對(duì)穩(wěn)定的。

3.2 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)細(xì)微特征分析

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)的細(xì)微特征是相對(duì)于其基本特征而言的。這些細(xì)微的信號(hào)變化特征偏離標(biāo)稱參數(shù)、相對(duì)固定、可檢測(cè)的偏差值。該標(biāo)稱指標(biāo)可以從公開(kāi)的技術(shù)資料中獲取,也可以在對(duì)該信號(hào)特征多次測(cè)量的處理值中確定[2]。而雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)的個(gè)體特征體現(xiàn)在其信號(hào)的細(xì)微特征上,主要表現(xiàn)在脈內(nèi)細(xì)微變化特征和輻射源基本參數(shù)精確度的差異上。從一定程度上來(lái)講,對(duì)這些細(xì)微信號(hào)特征進(jìn)行個(gè)體識(shí)別研究,具有在復(fù)雜密集的信號(hào)環(huán)境中對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、分析和告警的巨大潛力。

3.2.1 目標(biāo)信號(hào)細(xì)微特征的來(lái)源分析

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)輻射源產(chǎn)生信號(hào)到雷達(dá)對(duì)抗偵察接收設(shè)備過(guò)程中,發(fā)生了信號(hào)的細(xì)微變化特征。這主要來(lái)源包括以下幾個(gè)方面[2]:

1)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)器件加工過(guò)程的工藝缺陷造成器件特性和技術(shù)指標(biāo)的離散。

2)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)裝備在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試過(guò)程中的個(gè)體差異。

3)已調(diào)波在載波被調(diào)制和放大發(fā)射過(guò)程中,會(huì)受到頻率源及發(fā)射機(jī)的非線性和元器件/模塊離散性、穩(wěn)定性的影響而形成偏差和污染。例如,由雷達(dá)發(fā)射機(jī)、調(diào)制器、高壓電源、振蕩器等帶來(lái)的寄生調(diào)制特性。

4)信號(hào)環(huán)境變化與傳播路徑差異造成的污染

大氣衰落、多徑、平臺(tái)位移、色散、天電等因素的影響,會(huì)對(duì)特征參數(shù)造成污染。在信號(hào)的傳輸過(guò)程中,由于大氣噪聲(含天電干擾)、工業(yè)污染(如汽車、電力設(shè)備)、非惡意竄擾(廣播、電視、通信)、惡意攻擊(敵方干擾)、平臺(tái)位移(產(chǎn)生多普勒頻移)、多徑等環(huán)境條件的不同使正常的雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)表現(xiàn)出不同的技術(shù)性能。當(dāng)受外界環(huán)境條件污染的信號(hào)特征到達(dá)接收機(jī)時(shí),通過(guò)接收機(jī)模塊本身的非線性處理,外界環(huán)境條件將改變信息特征,從而影響接收。特別是當(dāng)信號(hào)特征本身就是微小量的時(shí)候,環(huán)境條件和接收機(jī)的非線性將湮沒(méi)這些特征參量。

5)雷達(dá)對(duì)抗偵察設(shè)備測(cè)量誤差

接收機(jī)中的信道帶寬、平坦度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度、非線性、動(dòng)態(tài)范圍、色散延遲、數(shù)字量化等因素也會(huì)對(duì)特征參數(shù)造成新的污染。

3.2.2 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)個(gè)體特征具備的條件

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)個(gè)體特征是區(qū)分識(shí)別雷達(dá)個(gè)體的特征,它能夠精確反映雷達(dá)信號(hào)個(gè)體特點(diǎn)的技術(shù)特征。針對(duì)雷達(dá)體制、調(diào)制樣式、信號(hào)頻率均相同的輻射源識(shí)別,個(gè)體特征主要是由雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)輻射源在制造過(guò)程中的各種隨機(jī)因素造成的個(gè)體差異,這些差異一般會(huì)體現(xiàn)在目標(biāo)輻射出的信號(hào)上,并有一定的穩(wěn)定性和各不相同的變化規(guī)律。作為個(gè)體特征應(yīng)具備如下條件:

1)作為個(gè)體特征的參數(shù)要能夠反映雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)個(gè)體所特有的技術(shù)特征,這樣才可能用個(gè)體特征實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)的個(gè)體識(shí)別。

2)反映某一個(gè)體雷達(dá)的信號(hào)特征參數(shù)應(yīng)有多個(gè)[7]。也就是說(shuō),雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的個(gè)體特征屬性由多個(gè)信號(hào)特征參數(shù)的集合進(jìn)行描述,對(duì)這一集合中提取的特征越多、越精細(xì),則對(duì)雷達(dá)個(gè)體識(shí)別的概率就越高。

3)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的個(gè)體特征要具有可檢測(cè)性。只有能被檢測(cè)出來(lái)并具有較高可信度的雷達(dá)的細(xì)微特征才具有實(shí)際意義。雷達(dá)信號(hào)的個(gè)體識(shí)別往往是要求在復(fù)雜、多變的環(huán)境條件下完成,既存在各雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)輻射的信號(hào),也有噪聲干擾。

4)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)個(gè)體特征應(yīng)具有唯一性[8]。指的是一部雷達(dá)區(qū)別于其它的雷達(dá)的特征,如世界上不存在兩個(gè)完全相同的指紋一樣。

5)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)個(gè)體特征應(yīng)具有高的穩(wěn)定性。個(gè)體特征只有具備較高的穩(wěn)定性,才能使這些特征不因時(shí)間和環(huán)境的變化而發(fā)生顯著的改變,或至少在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)是僅隨時(shí)間緩慢變化的特征,否則這些特征就失去了價(jià)值了。

3.2.3 目標(biāo)信號(hào)細(xì)微特征參數(shù)個(gè)體識(shí)別分析

下面對(duì)常見(jiàn)的信號(hào)細(xì)微特征參數(shù)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別可行性分析:

1)載頻的細(xì)微特征

載頻的溫漂參數(shù)和短期穩(wěn)定度參數(shù)可作為雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)所固有的信號(hào)細(xì)微特征[9]。但使用這些細(xì)微特征參數(shù)需要事先確知用于參量估計(jì)的所有脈沖來(lái)自同一個(gè)雷達(dá)輻射源;多普勒頻移對(duì)載頻測(cè)量準(zhǔn)確度的影響已得到了精確校正;同時(shí),具有足夠高的精確測(cè)頻技術(shù)及高性能頻率標(biāo)準(zhǔn)。顯然,測(cè)量的實(shí)時(shí)性較差。而且,通常情況下僅當(dāng)對(duì)特定的雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)進(jìn)行專門偵察時(shí),才能對(duì)這兩個(gè)參量進(jìn)行觀測(cè)。另外,雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)輻射源使用高性能頻率標(biāo)準(zhǔn),則無(wú)法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。

2)脈沖重復(fù)周期細(xì)微特征

脈沖重復(fù)周期重頻抖動(dòng)特征或其變化規(guī)律是固有的信號(hào)特征參量,既可能是固定的,也可能是時(shí)變的。其測(cè)量精度取決于信號(hào)來(lái)波時(shí)間的測(cè)量精度。由于僅當(dāng)實(shí)現(xiàn)了輻射源信號(hào)分選后,才能對(duì)重頻抖動(dòng)特征或其變化規(guī)律進(jìn)行估計(jì)。由于,脈沖重復(fù)周期如果是非固定的變化特征,則會(huì)破壞其細(xì)微特征,則脈沖重復(fù)周期細(xì)微特征一般僅適用于固定的脈沖重復(fù)周期的雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)。所以,它作為個(gè)體識(shí)別具有一定的應(yīng)用局限性。

3)脈沖包絡(luò)特征分析

包絡(luò)分析的特征參數(shù)主要下面幾個(gè):

(1)脈沖前沿變化及上升時(shí)間

脈沖前沿變化是雷達(dá)固有的信號(hào)特征,它是建立在對(duì)輻射源信號(hào)脈沖進(jìn)行精確測(cè)量的基礎(chǔ)上。由于多徑信號(hào)相對(duì)于直達(dá)信號(hào)總有一個(gè)時(shí)間延遲,因此直達(dá)脈沖信號(hào)的上升沿不受多徑效應(yīng)影響,相應(yīng)地,脈沖上升時(shí)間以及上升斜率參數(shù)應(yīng)是非?？煽康募?xì)微特征參數(shù)。該參量也是雷達(dá)輻射源所固有的、僅隨時(shí)間發(fā)生緩慢變化的特征參量,除非雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)更換了發(fā)射功率組件。但對(duì)脈沖上升時(shí)間的精確測(cè)量要求有較高的輸入信噪比,目標(biāo)更換了發(fā)射功率組件后可能出現(xiàn)量值跳變等。

(2)脈沖后沿變化及下降時(shí)間

脈沖下降斜率以及下降時(shí)間是雷達(dá)固有的信號(hào)參數(shù)。它僅隨時(shí)間發(fā)生緩慢變化,除非雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)更換了發(fā)射功率組件。但在多徑效應(yīng)環(huán)境下所觀測(cè)到的脈沖下降沿卻未必是雷達(dá)信號(hào)直達(dá)脈沖的真實(shí)下降沿,因而,通常情況下脈沖下降時(shí)間的測(cè)量值不太適合作為個(gè)體特征參數(shù),不建議對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。

(3)脈沖包絡(luò)尖峰及拐點(diǎn)

脈沖包絡(luò)尖峰是包絡(luò)狀態(tài)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),它對(duì)應(yīng)于一階導(dǎo)數(shù)的幅度極大值[10],也就是包絡(luò)的尖銳不連續(xù)點(diǎn)。而拐點(diǎn)值是表示包絡(luò)的邊界變化特點(diǎn)的值。由數(shù)學(xué)分析可知,包絡(luò)的拐點(diǎn)位于其二階導(dǎo)數(shù)的過(guò)零點(diǎn)。由于在多徑效應(yīng)環(huán)境影響下,信號(hào)包絡(luò)的失真使包絡(luò)頂部發(fā)生多個(gè)起伏,出現(xiàn)多個(gè)尖峰和拐點(diǎn),使其值數(shù)增加,產(chǎn)生多余的數(shù)值。

(4)脈沖幅度起伏特征

脈沖的起伏特征屬于雷達(dá)個(gè)體固有的特征。它僅隨時(shí)間發(fā)生緩慢變化,除非雷達(dá)更換了發(fā)射功率組件。但是在多徑效應(yīng)環(huán)境下,多徑信號(hào)也會(huì)明顯地改變脈沖幅度的起伏特征。另外,當(dāng)出現(xiàn)同時(shí)到達(dá)信號(hào)或信噪比較低時(shí),也很難準(zhǔn)確地提取出脈沖幅度的起伏特征。因此,通常情況下不建議將其作為個(gè)體特征參量使用。

4)脈內(nèi)附帶調(diào)制

脈內(nèi)附帶調(diào)制,又稱無(wú)意調(diào)制[7,11]。它不僅是輻射源信號(hào)細(xì)微特征的重要方面,也是個(gè)體特征重要的來(lái)源。它是由大功率雷達(dá)發(fā)射機(jī)中發(fā)射管、調(diào)制器和電源等器件和電路產(chǎn)生的所不希望的多種附帶寄生調(diào)制,如互調(diào)頻率、諧波頻率、電源濾波不良引起的寄生調(diào)制等。附帶調(diào)制能體現(xiàn)每部雷達(dá)自身的個(gè)體特征。重要的附帶調(diào)制有兩類:其一是附帶調(diào)幅,即偏離理想的脈沖波形;其二是附帶調(diào)相,即偏離理想的相位。

(1)脈內(nèi)附帶調(diào)幅

脈內(nèi)附帶調(diào)幅屬于雷達(dá)個(gè)體固有的特征。僅隨時(shí)間發(fā)生緩慢變化,除非雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)更換了發(fā)射功率組件。但是,對(duì)雷達(dá)對(duì)抗偵察接收機(jī)來(lái)說(shuō),接收到的是受大氣傳播效應(yīng)污染后的雷達(dá)信號(hào),包含雷達(dá)信號(hào)本身的附帶調(diào)制和在傳播中引人的畸變,雷達(dá)脈沖波形更易受大氣傳播效應(yīng)的影響,使附帶調(diào)幅成為不可靠的參數(shù)。

(2)脈內(nèi)附帶調(diào)相

附帶調(diào)相相對(duì)比較可靠,是最重要的附帶調(diào)制參數(shù)。附帶調(diào)制的調(diào)制形式和調(diào)制量取決于雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的體制、發(fā)射機(jī)類型、發(fā)射管、調(diào)制器、高壓電器及高壓元器件,它是多種因索的綜合效應(yīng)。

由于偵察接收機(jī)工作的電磁環(huán)境日益惡劣,信號(hào)在空間傳輸過(guò)程中受到各種干擾,當(dāng)前主要從變換域出發(fā),利用高階統(tǒng)計(jì)分析輻射源的無(wú)意調(diào)制的特征,常用的高階譜有三階譜和四階譜[7,12]。

綜合對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)細(xì)微特征的分析,有些細(xì)微特征由于自身易變以及復(fù)雜電磁環(huán)境的影響不易作為目標(biāo)信號(hào)個(gè)體特征識(shí)別參數(shù),但可作為描述雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)特征集的一部分,深化對(duì)此雷達(dá)輻射源信號(hào)的理解;而有些細(xì)微特征具有成為雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)個(gè)體識(shí)別或信號(hào)分選參數(shù)的潛力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征進(jìn)行分析,我們可以得出如下幾點(diǎn)初步結(jié)論:1)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征是個(gè)總的,內(nèi)容廣泛的概念,各種信號(hào)都有其基本特征和細(xì)微特征。2)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)基本特征不僅包括了脈沖特征、脈間特征以及脈組特征還包括了脈內(nèi)有意調(diào)制特征,這些都是人為因素所產(chǎn)生出來(lái)的信號(hào)基本特征。3)輻射源信號(hào)各特征參量的估計(jì)精確度,除與輸入信噪比有關(guān)外,還主要與各信號(hào)分量間的相關(guān)性有關(guān)。因此,要想提高輻射源信號(hào)各特征參量的估計(jì)精確度或提高信號(hào)分選及個(gè)體識(shí)別能力,應(yīng)設(shè)法采取相應(yīng)技術(shù)措施大幅減少同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)數(shù)目,并設(shè)法提高偵察設(shè)備處理具有復(fù)雜調(diào)制類型的多分量信號(hào)及微弱信號(hào)的能力。4)基本特征在識(shí)別層次和信號(hào)分選程度上具有一定的局限性,但可對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)進(jìn)行總體上的描述,是雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)信號(hào)特征重要的特征集,從中可反映出雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的各種戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)。5)細(xì)微特征是對(duì)目標(biāo)信號(hào)更深層次的了解,尤其對(duì)那些復(fù)雜體制的雷達(dá)進(jìn)行識(shí)別的關(guān)鍵特征,甚至可達(dá)到雷達(dá)個(gè)體的識(shí)別。但是由于復(fù)雜電磁環(huán)境及多路徑原因,當(dāng)?shù)托旁氡葧r(shí),對(duì)信號(hào)細(xì)微的變化值不能進(jìn)行精確測(cè)量。6)盡管雷達(dá)的許多信號(hào)特征參數(shù)都是時(shí)變的,但在單個(gè)相干積累時(shí)間間隔內(nèi)它們卻是不變的或是相對(duì)穩(wěn)定的。因此我們?cè)趯?shí)際工程應(yīng)用中還必須對(duì)輻射源細(xì)微特征的時(shí)變范圍有非常準(zhǔn)確的把握,可考慮在較小的時(shí)間間隔內(nèi)利用這些相對(duì)穩(wěn)定的特征參數(shù)。7)雷達(dá)個(gè)體特征參數(shù)的選取最終是為雷達(dá)個(gè)體識(shí)別服務(wù)的,對(duì)雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的信號(hào)個(gè)體特征的認(rèn)識(shí),我們還不夠研究深入。例如在完成雷達(dá)個(gè)體識(shí)別之前,還必須把握:雷達(dá)細(xì)微特征參數(shù)的高精度提取、如何選擇個(gè)體特征、對(duì)特征如何進(jìn)行提取、雷達(dá)個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)、個(gè)體識(shí)別算法開(kāi)發(fā)以及提高雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備的測(cè)量性能,我們?cè)谶@些方面將有很多的事情要完成。

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