董 杰，王法棟，劉宗福

（解放軍92785部隊，秦皇島 066200）

0 引 言

復雜電磁環(huán)境下，電子對抗成為攻防雙方爭奪電子制勝權的主要手段。采用無源壓制和無源欺騙式箔條干擾技術在復雜電磁環(huán)境下可以有效阻礙對方雷達目標探測和火力打擊。在繁冗復雜的電磁干擾噪聲中，分析辨別出有效目標的特征信號［1］，實現(xiàn)捕獲、跟蹤，進而采取相應打擊措施進行摧毀，具有重要的實戰(zhàn)意義。

文獻［2］以目標回波與箔條干擾在多普勒維的差異為切入點，設計出了參數(shù)合理的多動目標檢測（MTI）濾波器。文獻［3］對MTI濾波器抗雜波干擾性能進行了譜分析，在其基礎上優(yōu)化設計了多普勒濾波器。頻域分析、時域分析在抑制箔條云干擾技術中也有仿真實現(xiàn)［4-5］?；诙嗥绽諡V波器的多重MTI技術能有效分離環(huán)境噪聲、消除箔條干擾，得到多個目標速度信號。

1 箔條干擾原理

在電子對抗中，常采用箔條干擾或雷達吸波材料作為無源干擾欺騙技術手段。采用導電涂層的剛性纖維玻璃作為箔條材料，具有較大的雷達反射截面（RCS）數(shù)值和較小的射頻反射體積。當單個箔條偶極子長度為雷達波長的一半時，產(chǎn)生最大的RCS數(shù)值［6］。在雷達分辨率內(nèi)總的箔條RCS為：

式中：ND為總偶極子數(shù)；VR為分辨單元體積；Vcs為箔條帶散射體積；Lbeam為天線波束下形狀損耗。

由于單個雜波成分的相位和幅度為隨機值，箔條云回波也呈現(xiàn)隨機、熱噪聲性質(zhì)。采用概率密度函數(shù)表示信號箔條比，其分布類型受箔條云自身特性、雷達工作參數(shù)和雷達視角等因子影響，則信號箔條比可表示為：

式中：S為回波信號；C為箔條云雜波信號；σ為目標RCS；σc為箔條云RCS；Rccr為箔條消除比。

2 多重MTI箔條干擾消除技術

2.1 原理分析

在中等脈沖重復頻率上，關于箔條云質(zhì)心的差分目標速度信號的檢測和跟蹤，可通過檢測目標速度差的多普勒橫向濾波器組合實現(xiàn)。建立靈敏度分析模型，由檢測到的差分目標速度的理論閾值構(gòu)建包含有箔條云影響因子的雷達參數(shù)方程。其中，箔條云成分參數(shù)包括雜波截面積、雜波譜寬、偶極子數(shù)量、雜波速度標準差；雷達有關參數(shù)包括頻率、帶寬、積累實踐、脈沖重復頻率（PRF）和信雜比。

實施過程中，使用1%～5%中等帶寬、高脈沖重復頻率雷達波形測量箔條云的距離范圍、質(zhì)心和速度率；使用中等帶寬波形建立箔條云質(zhì)心跟蹤方程；采用10%以上帶寬波形實現(xiàn)箔條云質(zhì)心的帶寬跟蹤；設計動態(tài)目標多普勒橫向濾波器，提供帶寬質(zhì)心跟蹤特定速度增量的足額增益；并行處理多個動態(tài)目標多普勒濾波器，檢測目標多普勒差相對于箔條云質(zhì)心跟蹤速度的差值，積分處理，得到檢測目標。實施該抗干擾技術，雷達跟蹤精度要高，雷達跟蹤箔條云質(zhì)心時要有較高的多普勒精度，濾波器要有必要的增益處理能力。

2.2 跟蹤精度分析

當采用速度跟蹤測量時，單脈沖熱噪聲誤差為：

式中：τ為脈沖寬度；Rsnr為跟蹤目標的信噪比。

采用差分通道的箔條信號比代替Rsnr，能在雜波中檢測到目標，有：

圖1為σf相對于Cchaff／S和τ的關系圖，可分析出期望的多動態(tài)目標信號處理能力。

2.3 多重MTI多普勒濾波器設計

圖1 單脈沖熱噪聲誤差分析

圖2 多重MTI算法結(jié)構(gòu)圖

3 數(shù)據(jù)處理和仿真

算例中，設定某部X波段雷達追蹤多個箔條云中的導彈目標。該箔條云偶極子數(shù)量為1百萬個，占據(jù)1km空間范圍，采用高斯統(tǒng)計建模，設定67%的偶極子均勻分布在333m空間范圍內(nèi)。有效空間范圍內(nèi)雷達距離分辨單元之內(nèi)包含的偶極子組合平均RCS為20.4dBsm，典型彈道導彈的前方位視角的RCS值為20dBsm。該條件下箔條云包圍的典型導彈彈道中等帶寬信號消除比約為40dB，采用8ms脈沖寬度和30dB箔條消除比，在X波段，單脈沖速度誤差為0.015m／s。

假設箔條雜波速度為高斯型分布，取值1.8m／s時，滿足奈奎斯特采樣定律要求的最小脈沖重復頻率240Hz，進而采用256點的快速傅里葉變換，每個濾波器覆蓋全雜波速度的1／256；采用寬帶跟蹤波形，形成每個距離多普勒分辨單元包含15cm×0.03m／s的雜波信號。采用N脈沖相干滑動窗口進行優(yōu)化，對雜波進行統(tǒng)計分析，自適應調(diào)整最優(yōu)門限設計，獲得低虛警率和高檢測率。

圖3為包圍在-15dBsm的高斯白噪聲中的目標散射體總回波信號的實部和虛部數(shù)值關系。在箔條干擾噪聲的包圍中，目標信號和欺騙干擾信號融合混淆，很難區(qū)分，噪聲淹沒目標信號。

圖3 箔條云中多目標距離-多普勒圖像

圖4顯示的是經(jīng)動態(tài)目標檢測后的距離-多普勒信號效果，能明顯分辨出3個散射體特征信號。此時能區(qū)分不同速度特征的反射體，實現(xiàn)測速功能。

圖4 經(jīng)動目標檢測后的圖像

圖5顯示的是執(zhí)行多重動態(tài)目標信號處理后整個頂部數(shù)據(jù)的顯示結(jié)果。此時已將數(shù)據(jù)虛實矩陣進行轉(zhuǎn)換。由于未將門限電平進行最優(yōu)化處理，因而允許一些數(shù)值較高的虛警信號冒出，目標回波幅度明顯減小，多重MTI信號處理器的處理增益相對于傳統(tǒng)距離多普勒處理多出15dB。

圖5 多重MTI算法后信號圖像

4 結(jié)束語

針對電子對抗中箔條云的電子特性，分析其干擾形成原理和干擾噪聲特性，采用多重MTI技術降低箔條云對探測動態(tài)目標的干擾影響，提高從復雜目標回波信號中甄別真實目標電磁特征的能力。通過算例仿真，分析驗證了該方法的優(yōu)良性能，具備一定的實際應用價值。

［1］ 胡航.現(xiàn)代雷達信號處理機若干關鍵技術的仿真研究［J］.電子測量與儀器學報，2004，18（S2）：909-914.

［2］ 徐光耀，鄭娜，費惠佳.基于多重MTI算法的抗質(zhì)心式箔條干擾研究［J］.彈箭與制導學報，2012，32（1）：192-194.

［3］ 洪麗娜，汪連棟，王立平，等.MTD雷達抗干擾性能分析［J］.火力與指揮控制，2004，29（S1）：71-73.

［4］ 侯文虎，侯慧群，吳宏超，等.箔條云干擾 MTI雷達的頻域分析及仿真［J］.現(xiàn)代電子技術，2011，34（1）：52-56.

［5］ 舒欣，沈福民.時頻分析技術在抑制箔條干擾中的應用［J］.西安電子科技大學學報（自然科學版），2001，28（5）：676-680.

［6］ Mahafza Bassem R，Elsherbeni Atef Z.雷達系統(tǒng)分析與設計（第2版）［M］.朱國富，黃曉濤，黎向陽譯.北京：電子工業(yè)出版社，2009.