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噪聲干擾對(duì)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的影響

引言

雷達(dá)是武器系統(tǒng)的重要組成部分，是獲取目標(biāo)信息的來源。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)往往是在干擾環(huán)境中工作的。噪聲干擾就是通過干擾機(jī)發(fā)射噪聲干擾信號(hào)，致使雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率下降，削弱雷達(dá)正常工作的能力，從而達(dá)到軍事上的目的。在對(duì)雷達(dá)干擾效果評(píng)估方面，通常把受干擾雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率受影響的程度作為一個(gè)指標(biāo)。影響雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的因素比較多，本文主要考慮干擾距離和干擾功率這兩個(gè)因素，分析了發(fā)現(xiàn)概率與這兩者之間的關(guān)系。

1 雷達(dá)干擾樣式

根據(jù)干擾的來源，雷達(dá)干擾可分為有源干擾和無源干擾[1]。有源干擾是利用專門的干擾設(shè)備發(fā)射電磁波所形成的干擾；無源干擾是由某些物體反射雷達(dá)電磁波所產(chǎn)生的干擾。

根據(jù)干擾的作用，有源干擾分為壓制性干擾和模擬性干擾。在壓制性干擾中，最常見的是噪聲干擾。在模擬性干擾中，最常見的是欺騙干擾，它包括角度欺騙干擾、距離欺騙干擾和速度欺騙干擾。根據(jù)噪聲干擾的頻帶寬度，噪聲干擾可分為阻塞式干擾、瞄準(zhǔn)式干擾和掃頻式干擾。

2 噪聲干擾信號(hào)特性

有源壓制性干擾通常是采用噪聲信號(hào)調(diào)制載頻實(shí)現(xiàn)的，最廣泛應(yīng)用的是噪聲調(diào)幅和噪聲調(diào)頻。

2.1 噪聲調(diào)幅

噪聲調(diào)幅干擾是用噪聲對(duì)載頻信號(hào)調(diào)幅產(chǎn)生的，可表示為：

圖1　噪聲調(diào)幅干擾的功率譜

噪聲調(diào)幅干擾信號(hào)的特點(diǎn)是：有較強(qiáng)的載波功率，干擾帶寬內(nèi)的功率密度較均勻，它主要的缺點(diǎn)是干擾帶寬較窄，只適合作窄帶瞄準(zhǔn)干擾。

2.2 噪聲調(diào)頻

噪聲調(diào)頻干擾是用噪聲對(duì)載頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制產(chǎn)生的，可表示為：

噪聲調(diào)頻干擾功率譜密度分布滿足高斯分布，具有帶寬大、幅度動(dòng)態(tài)范圍小、功率利用率高的特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種壓制性干擾信號(hào)形式。

圖2　噪聲調(diào)頻干擾的功率譜

3 發(fā)現(xiàn)概率與干擾距離的關(guān)系

3.1 理論推導(dǎo)

雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的可能性大小，是依據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，最常用的統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)則是聶曼-皮爾遜準(zhǔn)則[2]。首先選定一個(gè)虛警概率指標(biāo)，然后借助目標(biāo)回波信號(hào)加接收機(jī)內(nèi)部噪聲的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律確定一個(gè)檢測(cè)門限電壓，就可求出在一定虛警概率下信號(hào)的發(fā)現(xiàn)概率。

采用高斯噪聲對(duì)雷達(dá)進(jìn)行干擾，高斯噪聲的概率密度函數(shù)服從瑞利分布，為均方根噪聲電壓。

設(shè)信號(hào)的信噪比為SNR=S/N，且有如下關(guān)系：

根據(jù)雷達(dá)方程和干擾方程[3]可得雷達(dá)收到的目標(biāo)回波功率與干擾信號(hào)功率分別為：

在干擾機(jī)自衛(wèi)式干擾情況下，雷達(dá)接收機(jī)輸入端的目標(biāo)回波信號(hào)和干擾功率比S/J為：

一般情況下，雷達(dá)內(nèi)部的噪聲功率遠(yuǎn)小于噪聲干擾，所以在存在人為干擾的情況下，信噪比可以近似的等于信干比，即：

由公式(4)、(8)、(9)可推導(dǎo)出雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率和干擾機(jī)干擾距離的關(guān)系：

3.2 仿真分析

某雷達(dá)和機(jī)載自衛(wèi)干擾機(jī)的參數(shù)分別為：

根據(jù)公式(10)在Matlab下編程進(jìn)行仿真，可得在一定虛警概率下，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率與干擾距離的關(guān)系如圖3所示。

圖3　發(fā)現(xiàn)概率與干擾距離的關(guān)系

通過圖3可以看出，在干擾機(jī)功率固定的情況下，干擾機(jī)距離目標(biāo)雷達(dá)越遠(yuǎn)，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率越小。

4 發(fā)現(xiàn)概率與干擾功率的關(guān)系

4.1 理論推導(dǎo)

由公式(4)、(8)、(9)可推導(dǎo)出雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率和干擾機(jī)干擾功率的關(guān)系：

4.2 仿真分析

某雷達(dá)和機(jī)載自衛(wèi)干擾機(jī)的參數(shù)分別為：

根據(jù)公式（11）在 Matlab下編程進(jìn)行仿真，可得在一定虛警概率下，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率與干擾功率的關(guān)系如圖4所示。

圖4　發(fā)現(xiàn)概率與干擾功率的關(guān)系

通過圖4可以看出，在干擾機(jī)距離固定的情況下，干擾機(jī)功率越大，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率越小。

5 結(jié)束語

自衛(wèi)式噪聲干擾是一種常見的壓制性干擾樣式，其結(jié)果表現(xiàn)為雷達(dá)對(duì)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率的下降。影響雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率下降的因素很多，但起主要作用的是干擾距離和干擾功率。通過仿真我們從數(shù)學(xué)理論上比較直觀地看出它們之間的關(guān)系，同時(shí)也為噪聲干擾條件下雷達(dá)受干擾程度評(píng)估提供了一種方法。

參考文獻(xiàn)

[1]丁鷺飛,耿富錄.雷達(dá)原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.

[2]吳順君,梅曉春.雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[3]趙國(guó)慶.雷達(dá)對(duì)抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1999.

秦建新（1982—），男，工程師，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)信號(hào)處理。

鄧玉勤（1979—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)總體設(shè)計(jì)。

李一松（1985—），男，工程師，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)數(shù)據(jù)處理。

上海航天電子技術(shù)研究所 秦建新 鄧玉勤 李一松

【摘要】分析了典型的干擾樣式及信號(hào)特性，研究了噪聲干擾對(duì)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的影響，通過數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)出在自衛(wèi)式噪聲干擾下，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率與干擾機(jī)距離及干擾功率的關(guān)系，并通過仿真對(duì)其進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】噪聲干擾；雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率；干擾距離；干擾功率

Influence of Noise Jamming on Radar Detection Probability

QIN Jian-xin,DENG Yu-qin,LI Yi-song
（Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute,Shanghai,China）

Abstract:This paper analyses several typical noise jamming styles and their characters,studies the influence of noise jamming on radar detection probability,and deduces the relations between radar detection probability and the jamming distance,jamming power under the self-protection jamming condition through mathematical theory,then analyses it through simulation.

Key words:noise jamming;radar detection probability;jamming distance; jamming power

作者簡(jiǎn)介：