閆 海，李國輝，曹 原，李建勛，賈 立，王曉莉

(1.國防科技大學信息系統(tǒng)與管理學院， 長沙410073)

(2.空軍裝備研究院雷達與電子對抗研究所， 北京100085)

0 引言

近年來，電子戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)代電子戰(zhàn)裝備呈現(xiàn)出高度綜合化、靈巧化和智能化的發(fā)展趨勢，可以在全空域、全頻域和全時域產(chǎn)生高強度、多樣式和有針對性的電子干擾，嚴重影響防空情報雷達的探測能力。為了在復雜干擾環(huán)境下更好的發(fā)揮雷達的作戰(zhàn)效能，需要對雷達的抗干擾能力進行系統(tǒng)和深入的評估［1-9］。

抗干擾能力評估首先要涉及評估準則問題［10-11］，文獻［12-13］提出過兩套評估準則，分別是基于抗干擾前后干噪比變化的評估準則和基于抗干擾前后信干噪比變化的評估準則，該準則具有簡易、明晰等特點，可以較好的反映抗干擾手段的效果，同時基于信干噪比的準則相較于干噪比準則又多考慮了抗干擾手段對信號損失的影響，考慮到抗干擾的目標不僅僅是壓低干擾能量，同時還要保證目標回波不受損失，所以基于信干噪比的抗干擾指標具有更進一步的實用意義。本文旨在探討基于相關(guān)抗干擾評估準則，應用計算機軟件輔助評估雷達抗干擾手段效能的方式和方法。

1 抗干擾指標

1.1 基于干噪比的抗干擾指標計算方法［12］

基于干噪比的抗干擾指標的計算公式如下

式中:J'表示采取抗干擾措施后的干擾功率;J表示無抗干擾措施的干擾功率;N表示噪聲功率。該式表示采取抗干擾措施后雷達干噪比的改善程度。

1.2 基于信干噪比的抗干擾指標計算方法［13］

基于信干噪比的抗干擾指標的計算公式如下

2 抗干擾能力計算機輔助評估處理流程

首先，根據(jù)不同雷達型號的回波文件進行數(shù)據(jù)解析，錄入航跡文件數(shù)據(jù)和原始視頻數(shù)據(jù);其次，將錄入的數(shù)據(jù)進行排錯處理，根據(jù)處理要求對基于干噪比的抗干擾分析或基于信干噪比的抗干擾分析進行選擇，而后再進行功能設置和選擇以完成抗干擾評估;最后將結(jié)果輸出?？垢蓴_能力計算機輔助評估處理流程如圖1所示。

圖1 抗干擾能力計算機輔助評估處理流程

3 抗干擾評估雷達采集數(shù)據(jù)處理

抗干擾計算機輔助評估要基于雷達上采集的數(shù)據(jù)進行，主要是針對采集到的航跡文件和原始回波兩個文件進行處理。涉及到從這兩個文件進行噪聲幅度、干擾幅度和信號幅度等三個數(shù)據(jù)的提取和計算，相應的計算方法如下所示。

3.1 噪聲幅度

雷達基底噪聲幅度的提取基于原始回波文件進行，主要是根據(jù)無干擾情況下的時間和方位引導信息對相應區(qū)域的噪聲求取平均，可以對區(qū)域的方位覆蓋范圍進行選擇，通常選取30°左右，具體過程如圖2所示。

圖2 噪聲幅度計算

3.2 干擾幅度計算

干擾能量幅度的提取基于原始回波文件進行，主要是根據(jù)干擾情況下的時間、方位和距離引導信息對相應區(qū)域的干擾能量求取平均，之所以加上距離引導信息是為了避開無源氣象和地物雜波區(qū)，具體過程如圖3所示。

圖3 干擾幅度計算

3.3 信號幅度

錄取的目標幅度信息基于原始回波文件和航跡文件兩個文件進行，通常航跡文件已經(jīng)給出了目標幅度的信息，為了精確得到信號幅度，還需要根據(jù)航跡文件的引導信息在原始回波文件中尋找目標信號幅度，這時主要是結(jié)合航跡文件的目標方位、時間、距離信息在原始回波文件中進行相應區(qū)域的波門內(nèi)幅度選大尋找。具體過程如圖4所示。

圖4 信號幅度計算

4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計

4.1 原始回波數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計

考慮到回波信息表格中，過門限檢測目標數(shù)目的隨機性，為最大化節(jié)省存儲空間和便于檢索，建立基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用以存儲原始回波數(shù)據(jù)，如圖5所示。其中目標鏈表示每一個文件表中的過門限監(jiān)測目標點，回波的基本信息存儲在目標鏈尾鏈中。用文件表首個目標鏈尾鏈作為鏈尾鏈檢索起始工具。

圖5 原始回波文件信息提取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4.2 航跡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計

航跡文件相對數(shù)據(jù)量不大，且內(nèi)容穩(wěn)定，不存在動態(tài)變更的問題，使用結(jié)構(gòu)體對讀取的航跡文件進行存儲。

去年9月17日，杭州濱江一小區(qū)，一名15歲的初三女孩從19樓墜下，落在三樓陽臺上，當場死亡。警方認定為自殺。事發(fā)前，家人發(fā)現(xiàn)女孩又在玩手機，提出反對意見，雙方因此發(fā)生爭執(zhí)，隨后女孩跳樓身亡。今年5月，北京理工大學附屬中學，一名初二的男生因成績不理想，被父親沒收了手機。索要無果后，孩子跳樓自殺。

5 抗干擾能力的評估分析

5.1 回波及航跡可視化顯示分析

如圖6所示，該模塊具有如下3點功能:

(1)回波數(shù)據(jù)顯示。打開回波數(shù)據(jù)后，該顯示區(qū)的時間標簽便會顯示為回波數(shù)據(jù)的起止時間。用戶直接點擊“統(tǒng)計”按鈕，即可顯示該時間段內(nèi)的累計過門限點分布。過門限點的顏色依據(jù)回波能量的不同分五檔顯示。也可以手動設置起始時間，顯示某一段時間內(nèi)的過門限點分布;

(2)航跡顯示。打開航跡文件后，在下拉列表選擇某條航跡，軟件即會在雷達圖中描出其運動軌跡;

(3)圖層設置。根據(jù)需求，可單獨顯示航跡或回波點跡。通過“圖層選擇”復選框，可控制航跡和點跡的顯示。

圖6 原始回波及航跡信息可視化

5.2 信噪比/信干比分析

5.2.1 信噪比分析

首先，在航跡數(shù)據(jù)分析區(qū)輸入關(guān)注的航跡批號和時間信息，選擇相應航跡文件。然后，實現(xiàn)原始回波數(shù)據(jù)和航跡文件的關(guān)聯(lián)處理(注意原始回波文件時間和航跡文件時間對應)。

完成上述兩個步驟后，通過在信噪比/信干比分析區(qū)設置距離、方位、時間波門實現(xiàn)航跡文件和原始回波數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，如圖7a)所示，其中波門中心位置是每一個航跡點的濾波前距離、方位、時間值，通過對滿足波門大小內(nèi)的數(shù)據(jù)進行選大處理，計算得到信噪比值，點擊生成航跡文件對應原始回波數(shù)據(jù)按鈕，完成數(shù)據(jù)的生成，該數(shù)據(jù)可以在記事本文件中查閱，也可以在數(shù)據(jù)作圖區(qū)域中查看，如圖8所示。

圖7 信干比/信噪比分析

圖8 信噪比數(shù)據(jù)查閱

5.2.2 信干比分析

設置干擾數(shù)據(jù)段的起始和終止范圍，完成信干比數(shù)據(jù)的生成，如圖7b)所示，該數(shù)據(jù)可以在記事本文件中查閱，也可以在數(shù)據(jù)作圖區(qū)域中查看。

5.3 干噪比分析

設置取干擾的波門中心位置和波門大小，其中干擾距離段支持兩種設置模式，可根據(jù)需要自行選擇。噪聲幅度在干擾情況下已不能直接使用通道噪聲值，此時噪聲值可在沒有干擾情況下的回波中取值，在抗干擾改善因子計算功能模塊中，有該取噪功能。

如圖9所示，干噪比顯示數(shù)據(jù)有所不同，考慮到干擾的特點，顯示干擾數(shù)據(jù)方位信息，在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)移動鼠標，可以查看各數(shù)據(jù)點的時間、干噪比、數(shù)據(jù)方位信息。

圖9 干噪比分析

5.4 平均計算分析

平臺支持基于數(shù)據(jù)區(qū)間的平均計算分析能力，以干噪比分析為例，如圖10所示。

圖10 平均計算分析

5.5 評估軟件平臺整體界面

雷達抗干擾能力評估軟件平臺整體界面，如圖11所示。

圖11 評估軟件平臺界面設計

6 結(jié)束語

本文給出了一個基于計算機軟件平臺的雷達抗有源壓制干擾能力評估系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)過程?；谠撈脚_能快速、準確地評估雷達抗干擾能力，實現(xiàn)雷達抗干擾能力評估的可視化、高效化，同時為其他相關(guān)抗干擾評估系統(tǒng)的設計提供有益幫助。

［1］ 張有為，李少洪.雷達系統(tǒng)分析［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1981.Zhang Youwei，Li Shaohong.Radar system analysis［M］.Beijing:National Defense Industry Press，1981.

［2］ 丁鷺飛，耿富錄.雷達原理［M］.西安:西安電子科技大學出版社，2002.Ding Lufei，Geng Fulu.Radar principles［M］.Xi＇an:Xidian University Press，2002.

［3］ Elbirt A J.Information warfare:are you at risk［J］.IEEE Technology and Society Magazine，2003，22(4):13-19.

［4］ Johnston S L.Radar electronic counter-countermeasures［J］.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，1978，14(1):109-117.

［5］ Li N J，Zhang Y T.A survey of radar ECM and ECCM［J］.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，1995，31(3):1243-1255.

［6］ Guo J M，Li J X，Lv Q.Survey on radar ECCM methods and trends in its developments［C］//CIE International Conference on Radar.Beijing，China:IEEE Press，2006:1-4.

［7］ 斯科尼克.雷達手冊［M］.2版.王 軍，林 強，米慈中，等譯.北京:電子工業(yè)出版社，2003.Skolnik M L.Radar handbook［M］.2nd ed.Wang Jun，Lin Qiang，Mi Cizhong，et al translate.Beijing:Publishing House of Electronic Industry，2003.

［8］ Schroer R.Electronic warfare［J］.IEEE AES Systems Magazine，2003，18(7):19-24.

［9］ 馬曉巖，向家彬，秦江敏，等.雷達信號處理［M］.長沙:湖南科學技術(shù)出版社，1999.Ma Xiaoyan，Xiang Jiabin，Qin Jiangmin，et al.Radar signal processing［M］.Changsha:Hunan Science and Technology Press，1999.

［10］ 李淑華，黃曉剛，劉 平.復雜電磁環(huán)境下雷達抗干擾技術(shù)研究［J］. 現(xiàn)代雷達，2013，35(4):6-10，14.Li Shuhua，Huang Xiaogang，Liu ping.Study on anti-jamming technology under complex electronic magnetic enviroment［J］.Modern Radar，2013，35(4):6-10，14.

［11］ 李波濤，李 明，吳順軍.雷達抗干擾效能評估方法探討［J］. 現(xiàn)代雷達，2006，28(11):16-19.Li Botao，Li ming，Wu Shunjun.A disquisition on radar ECCM capablity［J］.Modern Radar，2006，28(11):16-19.

［12］ 閆 海，李建勛.雷達抗壓制式干擾性能檢驗方法研究［C］//第十屆全國雷達學術(shù)年會論文集.北京:國防工業(yè)出版社，2008:211-214.Yan Hai，Li Jianxun.Testing method of radar anti-blanketing jamming performance［C］//2008 10th National Radar Symposium.Beijing:National Defense Industry Press，2008:211-214.

［13］ 閆 海，李建勛，曹 原.雷達抗壓制式干擾性能評估指標研究［C］//第十二屆全國雷達學術(shù)年會論文集.武漢:中國電子學會無線電定位技術(shù)分會，2012:72-75.Yan Hai，Li Jianxun，Cao Yuan.Study on assessment index of radar anti-blanketing jamming performance［C］//2012 12th National Radar Symposium.Wuhan:Radio Positioning Technology Branch Chinese Electronics Institute，2012:72-75.