王勇軍 ，劉 飛 ，朱曉紅

（1.解放軍91404 部隊(duì)，秦皇島066001 ；2.船舶重工集團(tuán)公司723 所，揚(yáng)州225001）

1 概 述

復(fù)雜的電磁信號(hào)環(huán)境中，雷達(dá)偵察信號(hào)處理有可能會(huì)分選出一些實(shí)際并不存在的信號(hào)，即通常所說的增批。增批引起的虛警會(huì)嚴(yán)重影響操作員的判斷，從而大大影響系統(tǒng)的實(shí)際作戰(zhàn)效能。

引起信號(hào)處理產(chǎn)生增批信號(hào)的原因有多種：雷達(dá)信號(hào)形式越來越復(fù)雜，多模、快速模式變換成為雷達(dá)常見的工作方式，雷達(dá)的重頻、脈寬、頻率正朝著范圍更寬、規(guī)律更復(fù)雜的方向發(fā)展；環(huán)境信號(hào)包括民用信號(hào)、軍用信號(hào)及相應(yīng)的反射信號(hào)；多個(gè)方位存在近似相同的難以區(qū)分的輻射信號(hào)。反射信號(hào)是引起信號(hào)增批的一個(gè)重要因素。反射信號(hào)處理的難點(diǎn)是如何區(qū)分反射信號(hào)和位于不同方位的同型雷達(dá)之間的差別，本文將針對(duì)這一難點(diǎn)的處理進(jìn)行探討。

2 反射信號(hào)的產(chǎn)生

反射引起的增批情況很復(fù)雜。圖1 給出了幾種反射情況。當(dāng)雷達(dá)主波束照射到反射物后，反射信號(hào)被偵察系統(tǒng)接收到，此時(shí)偵察系統(tǒng)因方向原因并沒有直接接收到主波束；雷達(dá)主波束照射到接收天線的同時(shí)反射信號(hào)也可被接收天線收到；接收天線附近的近反射，反射體離接收天線很近，如艦載系統(tǒng)的艦上建筑物反射、編隊(duì)航行中附近的艦體反射都屬于這一種，此時(shí)反射信號(hào)與原信號(hào)產(chǎn)生疊加引起信號(hào)畸變。這3 種反射所引起的方位、幅度、頻率等參數(shù)測量變化各不同，從而增加了增批判別的難度。

圖1 雷達(dá)信號(hào)的反射圖

3 傳統(tǒng)的抗反射信號(hào)處理

針對(duì)反射信號(hào)的存在，傳統(tǒng)的解決方法基于以下準(zhǔn)則進(jìn)行處理：（1）載頻、重頻、脈寬等主要參數(shù)相同的情況下，只允許同時(shí)出現(xiàn)一部信號(hào)；（2 ）基于同一部雷達(dá)信號(hào)的反射信號(hào)幅度小于直射信號(hào)幅度的準(zhǔn)則，在載頻、重頻、脈寬參數(shù)相同的情況下，取幅度大的作為真實(shí)的直射信號(hào)，幅度小的作為反射信號(hào)進(jìn)行剔除。

這種反射信號(hào)處理方法存在的致命缺陷是容易造成漏警，特別是在實(shí)際環(huán)境中存在多部同型雷達(dá)分布在不同方位上的情況。當(dāng)環(huán)境中存在同型雷達(dá)分布在不同方位上時(shí)，由于雷達(dá)相對(duì)偵察設(shè)備距離的不同，偵察設(shè)備接收的同型不同方位的雷達(dá)信號(hào)脈幅總是有所差異，如果單純從幅度大小來判別是否是同一雷達(dá)信號(hào)，按照脈沖幅度取大的原則提取信號(hào)，必然會(huì)產(chǎn)生漏警。

同時(shí)由于目標(biāo)相對(duì)距離的變化、多路徑效應(yīng)等原因會(huì)造成信號(hào)幅度起伏，因此信號(hào)幅度值并不是一個(gè)穩(wěn)定的值。在進(jìn)行上述處理時(shí)，有可能會(huì)由于幅度的變化造成同一批信號(hào)的方位值來回跳變。

綜上所述，傳統(tǒng)抗反射信號(hào)的處理方法存在比較大的缺陷：無法區(qū)分不同方位的、參數(shù)相同或接近的同型雷達(dá)，會(huì)造成漏警和方位的錯(cuò)誤跳變。

4 改進(jìn)的抗反射信號(hào)處理

改進(jìn)的抗反射信號(hào)處理基于下列原理進(jìn)行反射信號(hào)的消除：直射信號(hào)和反射信號(hào)在脈沖序列的完整性和出現(xiàn)概率上均會(huì)有所不同，直射信號(hào)的脈沖序列是完整、連續(xù)、有規(guī)律的，截獲概率高，分選置信度高；而反射信號(hào)的脈沖序列完整性相對(duì)較差，截獲概率低，分選置信度低?？衫眠@一特點(diǎn)區(qū)分反射信號(hào)和不同方位的同型雷達(dá)信號(hào)。

如圖2 所示，對(duì)接收的雷達(dá)信號(hào)按方位進(jìn)行脈沖數(shù)和置信度的綜合統(tǒng)計(jì)。

圖2 信號(hào)的直方圖統(tǒng)計(jì)

其直方圖呈現(xiàn)的規(guī)律是雷達(dá)直射信號(hào)作為主信號(hào)，出現(xiàn)的概率高；對(duì)于不同方位的同型雷達(dá)，雷達(dá)信號(hào)的概率基本相同；而反射信號(hào)，由于反射體的相對(duì)位置、目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、傳輸路徑等不同因素的影響，在各個(gè)方位上接收到的反射信號(hào)概率小，在直方圖上表現(xiàn)比較離散。依據(jù)這一規(guī)律可以將真實(shí)信號(hào)從反射信號(hào)中區(qū)分出來并消除反射信號(hào)。

5 反射信號(hào)處理流程

信號(hào)處理機(jī)內(nèi)設(shè)有2 個(gè)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)：歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)和臨時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)。歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)用于存儲(chǔ)已分選并已得到確認(rèn)的雷達(dá)信號(hào)參數(shù)，表1 為歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中，批號(hào)為已分選信號(hào)的序號(hào)，同樣也代表了該信號(hào)在數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)位置；計(jì)數(shù)器用于統(tǒng)計(jì)已分選信號(hào)的截獲次數(shù)；參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)信號(hào)的方位、頻率、脈寬、重頻等參數(shù)；臨時(shí)區(qū)號(hào)用于存儲(chǔ)為該批信號(hào)的疑似反射信號(hào)分配的存儲(chǔ)區(qū)號(hào)；置信度用于存儲(chǔ)該信號(hào)的分選可信度。

表1 歷史信號(hào)跟蹤區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

臨時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)用于臨時(shí)存儲(chǔ)那些有可能是反射信號(hào)的信號(hào)參數(shù)，表2 為臨時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中，臨時(shí)區(qū)號(hào)為信號(hào)在反射信號(hào)數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)位置，計(jì)數(shù)器用于統(tǒng)計(jì)該信號(hào)截獲分選的次數(shù)，參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)信號(hào)的方位、頻率、脈寬、重頻等參數(shù)，關(guān)聯(lián)反射區(qū)號(hào)用于存儲(chǔ)與該批信號(hào)關(guān)聯(lián)的下一個(gè)反射信號(hào)的區(qū)號(hào)，置信度用于存儲(chǔ)該信號(hào)的分選可信度。

表2 臨時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

下面結(jié)合圖3 介紹反射信號(hào)的處理流程：

（1）分選出一部雷達(dá)信號(hào)，將該信號(hào)與歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)所有信號(hào)進(jìn)行參數(shù)比較，檢查是否有同參數(shù)的雷達(dá)。

（2）如沒有同參數(shù)雷達(dá)，說明是一部新的目標(biāo)雷達(dá)信號(hào)，分選結(jié)果送顯控臺(tái)顯示，同時(shí)將分選結(jié)果存入歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)。

（3）有同參數(shù)雷達(dá)，將本次分選信號(hào)方位與歷史跟蹤區(qū)同參數(shù)信號(hào)的方位進(jìn)行比較，如方位在容差范圍內(nèi)，則說明本次分選信號(hào)和歷史跟蹤區(qū)已分選雷達(dá)信號(hào)是同一部信號(hào)，利用本次分選結(jié)果對(duì)跟蹤區(qū)參數(shù)進(jìn)行更新；如不在容差范圍內(nèi)，則說明本次分選的信號(hào)可能是在另一個(gè)方位的同型信號(hào)，也可能是來自多路徑的反射信號(hào)，將該信號(hào)作為疑似反射信號(hào)，為該信號(hào)在臨時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)申請(qǐng)一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。

圖3 反射信號(hào)處理流程

一部信號(hào)有可能會(huì)分配幾個(gè)這樣的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)。在后續(xù)跟蹤分選中，需要同時(shí)對(duì)歷史跟蹤區(qū)的主信號(hào)和臨時(shí)跟蹤區(qū)的疑似反射信號(hào)進(jìn)行跟蹤比較，并分別統(tǒng)計(jì)截獲次數(shù)存入對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器。

（4）當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定的門限值時(shí)，對(duì)相關(guān)的主信號(hào)和疑似反射信號(hào)進(jìn)行比較，剔除反射信號(hào)。比較時(shí)按以下準(zhǔn)則進(jìn)行處理：1 ）將計(jì)數(shù)器和置信度進(jìn)行綜合加權(quán)處理得到該信號(hào)的最終截獲次數(shù)進(jìn)行比較，下面的比較均指加權(quán)后的計(jì)數(shù)器值；2）如歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)分選結(jié)果計(jì)數(shù)器最大，其它計(jì)數(shù)值比較小，則認(rèn)為歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)存儲(chǔ)的信號(hào)為直射主信號(hào)，將臨時(shí)跟蹤區(qū)的疑似反射信號(hào)信息清除；3）臨時(shí)跟蹤區(qū)出現(xiàn)計(jì)數(shù)器值和歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)計(jì)數(shù)器值接近，此時(shí)認(rèn)為在不同方位上存在同型號(hào)雷達(dá)，將這些信號(hào)從臨時(shí)跟蹤區(qū)移至歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)，同時(shí)將這些信號(hào)作為直射信號(hào)輸出；4 ）臨時(shí)跟蹤區(qū)出現(xiàn)計(jì)數(shù)器值大于歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)計(jì)數(shù)器值的信號(hào)，說明歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)存儲(chǔ)的信號(hào)為反射信號(hào)，將臨時(shí)跟蹤區(qū)信號(hào)替換歷史數(shù)據(jù)跟蹤區(qū)信號(hào)，并對(duì)已輸出結(jié)果進(jìn)行更新。

6 結(jié)束語

本文針對(duì)多路徑反射引起的信號(hào)處理增批，提出了一種改進(jìn)算法。該方法在實(shí)際應(yīng)用中可以大大減少反射引起的增批，同時(shí)又可以避免對(duì)不同方位同型雷達(dá)的漏警，這一點(diǎn)在對(duì)環(huán)境中大量存在的導(dǎo)航雷達(dá)的抗反射信號(hào)處理上效果尤其明顯。

［1］陸志宏.ESM系統(tǒng)信號(hào)處理新技術(shù)應(yīng)用研究［J ］.艦船電子對(duì)抗，2002 ，25（2）：1－4.