金珊珊，王春陽(yáng)，李欣

(空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，陜西 西安 710051)

0 引言

隨著軍事技術(shù)的發(fā)展，電子對(duì)抗技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位，作為現(xiàn)代防空體系的核心傳感器，雷達(dá)的干擾與抗干擾技術(shù)一直是最熱門的研究話題。

現(xiàn)代雷達(dá)采用脈沖壓縮、脈沖多普勒等新的信號(hào)體制，并且在接收機(jī)中采用相參接收技術(shù)，具有很大的匹配處理增益，能夠在很大程度上抑制雜波和非相參干擾。傳統(tǒng)的噪聲遮蓋性干擾，在對(duì)新體制雷達(dá)進(jìn)行干擾時(shí)，由于無(wú)法獲得匹配接收的增益，導(dǎo)致大部分的干擾能量都沒(méi)有得到利用。而傳統(tǒng)的噪聲干擾，需要更大的干擾功率，才能獲得更好的干擾效果，這在工程上造成了較大的困難。在這種背景下，提出了靈巧干擾技術(shù)，即利用其與雷達(dá)信號(hào)匹配的特點(diǎn)，來(lái)對(duì)抗脈沖壓縮、脈沖多普勒等新體制雷達(dá)[1-2]。

D.C.施萊赫在其1999年出版的《信息時(shí)代電子戰(zhàn)》一書中首次提出“靈巧噪聲干擾”的概念[3]：“靈巧噪聲干擾由干擾機(jī)在雷達(dá)的中心頻率附近發(fā)射許多噪聲猝發(fā)脈沖，它們?cè)跁r(shí)間上與真正的目標(biāo)回波重疊并且覆蓋住目標(biāo)回波。這種干擾波形沒(méi)有真正的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的全部效果，但是要求比真正的噪聲干擾機(jī)更多地了解敵雷達(dá)信息，然而，它能比真正的噪聲干擾機(jī)更好地利用可資利用的干擾能量，而且比較不大可能受SLC和SLB抗干擾技術(shù)的影響。”在施萊赫提出靈巧干擾的概念之后，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，針對(duì)不同體制的雷達(dá)，電子對(duì)抗工作者從靈巧干擾的原理和產(chǎn)生方法、靈巧干擾的效果、靈巧干擾的對(duì)抗方法等方面對(duì)其進(jìn)行了研究。

1 靈巧干擾的產(chǎn)生和分類

靈巧干擾信號(hào)是一種新的干擾信號(hào)形式，在當(dāng)前技術(shù)條件下，主要通過(guò)以下2種方法產(chǎn)生靈巧干擾信號(hào)：①直接數(shù)字合成(DDS)；②利用射頻存儲(chǔ)器(DRFM)存儲(chǔ)雷達(dá)信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制[4]。這2種方法都可以用于產(chǎn)生靈巧干擾信號(hào)，但實(shí)際中，由于DDS技術(shù)需要較多的情報(bào)支援，因此當(dāng)前對(duì)靈巧干擾信號(hào)產(chǎn)生方法的研究主要是基于DRFM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。DRFM是把輸入的敵方雷達(dá)信號(hào)變成相應(yīng)的數(shù)字量，保存在數(shù)字寄存器中，并根據(jù)雷達(dá)信號(hào)的形式，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，以產(chǎn)生與雷達(dá)發(fā)射波形相匹配的干擾波形，然后再調(diào)制為射頻發(fā)射信號(hào)發(fā)射出去。

在近年的研究中，通過(guò)DRFM技術(shù)的應(yīng)用，研究者們提出了許多產(chǎn)生靈巧干擾信號(hào)的方法[5-8]。

1.1 基于噪聲調(diào)制的靈巧噪聲干擾

這種方法將噪聲信號(hào)與DRFM復(fù)制的雷達(dá)脈沖信號(hào)進(jìn)行卷積或者乘積調(diào)制。此時(shí)，干擾信號(hào)可以獲得目標(biāo)雷達(dá)匹配濾波器的處理增益，在雷達(dá)接收機(jī)的輸出端產(chǎn)生幅度、時(shí)間、相位均隨機(jī)的假目標(biāo)，并且在時(shí)域覆蓋住真實(shí)目標(biāo)回波的位置，達(dá)到遮蓋的效果。其產(chǎn)生原理如下圖1所示。

目標(biāo)雷達(dá)信號(hào)被干擾機(jī)偵察天線接收、放大后，與系統(tǒng)本振混頻降至中頻，再經(jīng)A/D采樣后分2路，一路送至數(shù)字存儲(chǔ)器將信號(hào)保存起來(lái)，另一路送至信號(hào)分析器，信號(hào)分析器根據(jù)分析出的雷達(dá)信號(hào)特征參數(shù)產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)，控制噪聲單元產(chǎn)生適當(dāng)長(zhǎng)度和類型的視頻噪聲?？刂齐娐坟?fù)責(zé)向A/D，D/A發(fā)出工作或停止命令，以及控制數(shù)字存儲(chǔ)器的讀寫。卷積運(yùn)算器用來(lái)完成信號(hào)數(shù)據(jù)與視頻噪聲數(shù)據(jù)的卷積運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后成為模擬中頻信號(hào)，然后再與本振混頻后得到射頻干擾信號(hào)，經(jīng)功放和天線輻射出去。

靈巧噪聲干擾信號(hào)可以通過(guò)窄帶噪聲卷積或乘積調(diào)制雷達(dá)發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生。其調(diào)制信號(hào)在時(shí)域上的起止時(shí)間與雷達(dá)發(fā)射脈沖相同，這種調(diào)制后的干擾信號(hào)在頻域上覆蓋回波信號(hào)頻譜，在時(shí)域上產(chǎn)生假目標(biāo)群，遮蓋真實(shí)回波的時(shí)域波形。這種干擾方式，有效地提高了噪聲干擾信號(hào)的能量利用率，但是與傳統(tǒng)的噪聲干擾相比，這種干擾需要存儲(chǔ)雷達(dá)的脈沖信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，這也就是D.C.施萊赫所說(shuō)的“比真正的噪聲干擾機(jī)更多地了解敵雷達(dá)信息”。

圖1 卷積調(diào)制靈巧噪聲干擾原理圖Fig.1 Schematic diagram of smart noise jamming based on convolution modulation

1.2 基于信號(hào)時(shí)域和頻域變換的靈巧多假目標(biāo)干擾

這種干擾信號(hào)通過(guò)對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行延時(shí)、移頻、采樣、調(diào)相等處理產(chǎn)生，在產(chǎn)生干擾信號(hào)的時(shí)候，這些相應(yīng)的處理可以使用一種，也可以組合起來(lái)使用以便達(dá)到更好的干擾效果。下面對(duì)這些處理方法的原理分別進(jìn)行分析。

1.2.1 信號(hào)延時(shí)

這種方法產(chǎn)生的靈巧干擾信號(hào)在時(shí)域通過(guò)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的脈沖進(jìn)行復(fù)制，并延遲一定的時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)，信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間小于雷達(dá)的脈沖寬度，通過(guò)多次轉(zhuǎn)發(fā)形成覆蓋真實(shí)回波的假目標(biāo)群，達(dá)到“在時(shí)間上與真正的目標(biāo)回波重疊并且覆蓋住目標(biāo)回波”的干擾效果。這種干擾信號(hào)與傳統(tǒng)的延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)假目標(biāo)干擾的區(qū)別在于傳統(tǒng)欺騙干擾的脈沖延遲時(shí)間大于雷達(dá)的脈沖寬度，真實(shí)目標(biāo)與假目標(biāo)在時(shí)域的位置是可分辨的。

1.2.2 信號(hào)移頻

這種方法產(chǎn)生的靈巧干擾信號(hào)在頻域?qū)走_(dá)信號(hào)頻譜進(jìn)行一定的搬移，根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì)，這相當(dāng)于是雷達(dá)信號(hào)載頻上附加對(duì)應(yīng)的干擾頻率，同樣會(huì)在雷達(dá)回波附近產(chǎn)生假目標(biāo)。因而通過(guò)控制移頻的參量，不僅可以實(shí)現(xiàn)假目標(biāo)干擾，也可通過(guò)產(chǎn)生假目標(biāo)群實(shí)現(xiàn)“遮蓋”的效果。

1.2.3 信號(hào)采樣

信號(hào)延時(shí)和移頻方法是通過(guò)復(fù)制和存儲(chǔ)雷達(dá)的整個(gè)脈寬內(nèi)的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此生成的干擾信號(hào)在時(shí)間上滯后于真實(shí)目標(biāo)回波，這就需要在雷達(dá)信號(hào)的下一脈沖實(shí)施干擾。由于無(wú)法保證假目標(biāo)群與真實(shí)目標(biāo)回波的出現(xiàn)位置相同，故而對(duì)干擾信號(hào)的控制提出了更高的要求。為了解決這一矛盾，根據(jù)采樣定理，可以對(duì)雷達(dá)的脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣、存儲(chǔ)、調(diào)制、轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)得到靈巧干擾。通過(guò)這種方法產(chǎn)生的靈巧干擾信號(hào)不僅可以獲得雷達(dá)接收機(jī)的處理增益，還解決了干擾信號(hào)的實(shí)時(shí)控制問(wèn)題。

1.2.4 信號(hào)調(diào)相

信號(hào)調(diào)相是在雷達(dá)信號(hào)上調(diào)制按照一定規(guī)律變化的附加相位。根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì)，在時(shí)域信號(hào)附加一定的相位調(diào)制，并不改變信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，只會(huì)對(duì)信號(hào)的頻譜進(jìn)行一定的搬移，通過(guò)控制調(diào)相的規(guī)律，就可以靈活控制假目標(biāo)的參數(shù)。

2 靈巧干擾的實(shí)際應(yīng)用

在相關(guān)的文獻(xiàn)中，提出了眾多靈巧干擾樣式，這些干擾樣式均是基于上述原理，區(qū)別在于應(yīng)用的信號(hào)處理方法和組合方式的不同。下面以當(dāng)前研究中常見(jiàn)的幾種靈巧干擾為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，而不再對(duì)單純應(yīng)用一種信號(hào)處理原理的靈巧干擾進(jìn)行分析。

2.1 信號(hào)延時(shí)+信號(hào)采樣

這種組合常見(jiàn)的一種形式是脈沖前沿復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)干擾。其原理是對(duì)雷達(dá)脈沖的前沿進(jìn)行復(fù)制，之后進(jìn)行延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，延時(shí)的時(shí)間小于雷達(dá)的脈沖寬度。此外還有一種干擾形式為數(shù)字多時(shí)延干擾，是根據(jù)預(yù)定的干擾目的，對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)采樣，之后按照預(yù)設(shè)的規(guī)律進(jìn)行延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2 信號(hào)移頻+信號(hào)采樣

這種組合由于采樣方法的多樣性，因此衍生出眾多的靈巧干擾樣式。例如子脈沖調(diào)頻干擾，這種干擾是將雷達(dá)脈沖分為多個(gè)片段，之后對(duì)每一個(gè)脈沖片段進(jìn)行移頻，不僅解決了干擾信號(hào)發(fā)射時(shí)機(jī)的控制問(wèn)題，而且使每一個(gè)片段都獲得了接收機(jī)的處理增益，獲得了較好的干擾效果。

2.3 信號(hào)調(diào)相+信號(hào)采樣

這種組合的常見(jiàn)干擾樣式為等間隔采樣調(diào)相干擾。這種干擾是在等間隔采樣干擾的基礎(chǔ)上，對(duì)每一個(gè)采樣片段附加一定的調(diào)制相位，使干擾信號(hào)獲得接收機(jī)的處理增益，大大提高了干擾能量的利用率。

2.4 靈巧噪聲干擾

常見(jiàn)的干擾樣式為卷積調(diào)制靈巧噪聲干擾。實(shí)現(xiàn)方法為：將幅度、相位、間隔均隨機(jī)的脈沖串與復(fù)制的雷達(dá)脈沖信號(hào)進(jìn)行卷積，在雷達(dá)的下一個(gè)脈沖周期對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生影響。通過(guò)控制脈沖串的參數(shù)，來(lái)控制假目標(biāo)群的參數(shù)，達(dá)到一種“兼有遮蓋性干擾和欺騙性干擾的效果”。

以上是當(dāng)前研究中常見(jiàn)的靈巧干擾方法,其干擾效果圖如圖2所示。在下一步的研究中，通過(guò)對(duì)上一節(jié)所述的幾種信號(hào)處理方法進(jìn)行組合，并進(jìn)行不同的控制和處理，就可產(chǎn)生更多的靈巧干擾信號(hào)，應(yīng)用于電子對(duì)抗作戰(zhàn)。

3 對(duì)抗靈巧干擾的方法

3.1 信號(hào)鑒別

靈巧干擾的干擾效果是產(chǎn)生大量的隨機(jī)假目標(biāo)，這些假目標(biāo)的產(chǎn)生是利用DRFM復(fù)制的雷達(dá)脈沖信號(hào)，通過(guò)一定的調(diào)制與控制產(chǎn)生的。在假目標(biāo)產(chǎn)生的過(guò)程中，由于控制方法的不同以及DRFM技術(shù)的固有特點(diǎn)，使得真實(shí)目標(biāo)與假目標(biāo)存在一定的差異，因此可以利用這些差異對(duì)靈巧干擾進(jìn)行鑒別。當(dāng)前研究中，靈巧干擾鑒別主要有2個(gè)方向，一是算法鑒別，二是波形特征鑒別。

3.1.1 算法鑒別

文獻(xiàn)[9]和[10]分別提出了利用算法對(duì)靈巧干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)進(jìn)行鑒別的方法。文獻(xiàn)[9]提出利用發(fā)射驗(yàn)證信號(hào)剔除假目標(biāo)的方案，這種方法根據(jù)靈巧干擾信號(hào)在雷達(dá)信號(hào)處理中的輸出，發(fā)射一個(gè)驗(yàn)證信號(hào)對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證信號(hào)能在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)收到，則判定為真實(shí)目標(biāo)，不然就作為假目標(biāo)剔除，之后進(jìn)行下一步的驗(yàn)證。文獻(xiàn)[10]則根據(jù)干擾信號(hào)與回波信號(hào)在參數(shù)上的差異，提取出矩峰度系數(shù)、相位門限內(nèi)概率、特征指數(shù)及分?jǐn)?shù)低階自相關(guān)最大值的平均值四個(gè)特征進(jìn)行模糊模式識(shí)別，具有較好的識(shí)別效果。

3.1.2 波形特征鑒別

DRFM技術(shù)在復(fù)制、存儲(chǔ)雷達(dá)脈沖信號(hào)時(shí)是基于采樣定理，由于采樣的時(shí)候是利用矩形窄脈沖而非嚴(yán)格的沖擊函數(shù)，因此，DRFM輸出的信號(hào)與真實(shí)雷達(dá)回波在時(shí)域和頻域波形特征上存在較大的差異[11]。在時(shí)域上的差異包括脈沖波前后沿坡度差別、脈沖頂部分層差別、脈沖底部封口現(xiàn)象；頻域的差異包括雜散信號(hào)、寄生信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)，如圖3，4所示。

圖2 幾種典型靈巧干擾的干擾效果圖Fig.2 Interference effects of some typical smart noise jamming methods

圖3 靈巧干擾信號(hào)與真實(shí)雷達(dá)回波信號(hào)時(shí)域波形區(qū)別Fig.3 Time domain waveform distinction between smart noise jamming signal and real radar echo signal

圖4 靈巧干擾信號(hào)頻域波形Fig.4 Frequency domain waveform of smart noise jamming signal

極化域上的差異主要是指瞬時(shí)極化散射特性[12]。由于真實(shí)雷達(dá)回波在發(fā)射和接收過(guò)程中經(jīng)過(guò)了目標(biāo)的調(diào)制，其瞬時(shí)極化特性受到目標(biāo)特征的影響，而DRFM技術(shù)復(fù)制、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號(hào)則沒(méi)有這些特征，因此，可以通過(guò)回波的瞬時(shí)極化散射特性進(jìn)行識(shí)別。

3.2 提高雷達(dá)的反偵察能力

通過(guò)提高雷達(dá)的反偵察能力，可使敵方的偵察接收機(jī)難以截獲我方的雷達(dá)信號(hào)，從而難以分析我方雷達(dá)的信號(hào)參數(shù)，也難以儲(chǔ)存雷達(dá)脈沖信號(hào)，使敵方無(wú)法實(shí)施靈巧干擾。此方法包括降低輻射信號(hào)的峰值功率、發(fā)射復(fù)雜波形的雷達(dá)信號(hào)、隨機(jī)頻率捷變等。

3.3 雷達(dá)信號(hào)參數(shù)捷變

靈巧干擾信號(hào)產(chǎn)生方法的核心是雷達(dá)脈沖信號(hào)復(fù)制。通過(guò)雷達(dá)信號(hào)參數(shù)的捷變，可以使敵方的靈巧干擾信號(hào)產(chǎn)生的假目標(biāo)群與真實(shí)目標(biāo)回波在時(shí)域上的位置出現(xiàn)不一致，從而能夠區(qū)分真實(shí)目標(biāo)回波與干擾。這些信號(hào)參數(shù)捷變措施包括重復(fù)周期捷變、極化捷變、脈寬捷變等。由于這些方法能夠極大地縮短靈巧干擾信號(hào)對(duì)雷達(dá)的影響持續(xù)時(shí)間，因此使雷達(dá)保持了一定的探測(cè)能力。

3.4 通過(guò)戰(zhàn)術(shù)手段削弱靈巧干擾的作用

靈巧干擾通過(guò)復(fù)制雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)形成干擾，由于不同的雷達(dá)其工作波形是不同的，即使是同樣的型號(hào)，其在不同的時(shí)刻和工作狀態(tài)下的發(fā)射信號(hào)波形也是不同的，這也就意味著靈巧干擾信號(hào)每次釋放時(shí)僅能對(duì)一部雷達(dá)或者同一個(gè)型號(hào)的某幾個(gè)雷達(dá)起到干擾效果。對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)而言，當(dāng)受到靈巧干擾時(shí)，網(wǎng)內(nèi)總是有雷達(dá)是可以正常工作的，因此，可以通過(guò)雷達(dá)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾源的跟蹤，從而從源頭上消除靈巧干擾的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

靈巧干擾是一種新型的干擾樣式，對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)的新技術(shù)和新體制具有較好的效果。本文分析了當(dāng)前靈巧噪聲干擾的形成方法以及靈巧噪聲干擾的種類，并對(duì)每種干擾形式進(jìn)行了分析，最后總結(jié)了當(dāng)前電子對(duì)抗領(lǐng)域所提出的對(duì)抗靈巧干擾的方法，對(duì)今后的研究具有一定的指導(dǎo)意義。

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