張養(yǎng)瑞，李云杰，李曼玲，高梅國，傅雄軍

(北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院，北京100081)

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間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)多假目標(biāo)壓制干擾

張養(yǎng)瑞，李云杰，李曼玲，高梅國，傅雄軍

(北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院，北京100081)

摘要：針對(duì)采用均值類恒虛警檢測方式的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)，本文提出間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)(ISNPR)實(shí)現(xiàn)多假目標(biāo)壓制干擾的方法.首先闡述了間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾(ISRJ)產(chǎn)生多假目標(biāo)的機(jī)理，同時(shí)對(duì)多假目標(biāo)壓制干擾的假目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，包括假目標(biāo)個(gè)數(shù)和信噪比.然后結(jié)合間歇采樣重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾(ISPRJ)的數(shù)學(xué)原理，對(duì)間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾(ISNPRJ)的多假目標(biāo)壓制效果進(jìn)行了理論分析，并推導(dǎo)了干擾機(jī)參數(shù)如采樣脈沖寬度、間歇采樣周期、轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度以及發(fā)射功率的計(jì)算方法.最后對(duì)ISNPRJ的多假目標(biāo)壓制效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明該方法能夠降低雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測概率，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)檢測環(huán)節(jié)的有效壓制.

關(guān)鍵詞：間歇采樣;轉(zhuǎn)發(fā)干擾;恒虛警檢測;多假目標(biāo);壓制干擾

1　引言

線性調(diào)頻(LFM)脈沖信號(hào)具有較大的時(shí)寬帶寬積，同時(shí)解決了雷達(dá)作用距離和距離分辨力兩者間的矛盾.對(duì)LFM信號(hào)進(jìn)行的脈沖壓縮和脈沖多普勒處理能夠利用其脈內(nèi)或脈間的相干性獲得較高的處理增益，使得與雷達(dá)發(fā)射波形不匹配的干擾信號(hào)如噪聲壓制信號(hào)無法獲得相應(yīng)處理增益，從而大大提高了雷達(dá)抗干擾性能［1～3］.

為了提高干擾信號(hào)的功率利用率，Roome S J提出了利用數(shù)字射頻存儲(chǔ)(DRFM)產(chǎn)生干擾信號(hào)的技術(shù)［4］.該技術(shù)通過對(duì)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行高速采樣、存儲(chǔ)、調(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)等處理，使干擾信號(hào)獲得與回波信號(hào)近似的相干處理增益，因此成為雷達(dá)對(duì)抗領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)［5～7］.利用不同的干擾調(diào)制方法，DRFM可以產(chǎn)生壓制和欺騙兩種干擾樣式.文獻(xiàn)［8］利用延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)形成干擾脈沖將雷達(dá)跟蹤波門拖離真實(shí)目標(biāo)位置，并分別設(shè)計(jì)了勻速拖引和加速拖引對(duì)應(yīng)的拖引速度.此外，對(duì)接收LFM信號(hào)進(jìn)行不同的時(shí)延后加權(quán)疊加輸出可以在雷達(dá)脈沖周期內(nèi)產(chǎn)生一定密度的多假目標(biāo)［9］，形成欺騙干擾的效果.針對(duì)LFM雷達(dá)信號(hào)固有的距離-多普勒耦合特點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行移頻調(diào)制也可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)跟蹤波門的距離和速度二維拖引［10，11］，還可以在真目標(biāo)前后產(chǎn)生一列兼具欺騙和壓制效果的假目標(biāo)串［12］.

上述時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)和移頻轉(zhuǎn)發(fā)需要接收全部雷達(dá)信號(hào)并進(jìn)行不失真采樣，然后對(duì)截獲的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)出去.這些方法在工程應(yīng)用時(shí)有以下局限性:一方面當(dāng)雷達(dá)脈寬較大時(shí)需要干擾機(jī)工作在全收全發(fā)方式(收發(fā)系統(tǒng)同時(shí)工作)，這就對(duì)干擾機(jī)天線隔離度提出了很高要求.但是某些在特殊背景下應(yīng)用的干擾機(jī)由于形狀和體積的限制，往往達(dá)不到所需的隔離度.另一方面是當(dāng)雷達(dá)采用脈沖間調(diào)頻斜率捷變或者具有不同調(diào)頻斜率的頻率分集工作方式時(shí)，會(huì)使得移頻轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)生的假目標(biāo)在多個(gè)距離點(diǎn)進(jìn)行跳變，從而被雷達(dá)識(shí)別出來［13］.間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾(ISRJ)是一種新型的干擾技術(shù)，該技術(shù)利用“欠采樣”原理，采用低速率時(shí)鐘對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行間歇采樣，轉(zhuǎn)發(fā)后能夠在真目標(biāo)附近產(chǎn)生相干多假目標(biāo)串，并且其收發(fā)分時(shí)工作方式具有更靈活的工程實(shí)現(xiàn)特性［14～18］.

通過文獻(xiàn)［14～18］可以得知，對(duì)于體積有限的干擾機(jī)來說，采用間歇采樣延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)生密集假目標(biāo)的方式比收發(fā)分置延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)方式的隔離度效果要好;另一方面，現(xiàn)有的密集假目標(biāo)干擾技術(shù)產(chǎn)生的假目標(biāo)大多是無序分布，能夠?qū)尾坷走_(dá)形成欺騙效果，而雷達(dá)網(wǎng)的多信息源融合功能可以有效濾除無規(guī)則的虛假目標(biāo)，因此該技術(shù)對(duì)雷達(dá)網(wǎng)難以達(dá)到理想的欺騙效果.本文針對(duì)上述干擾技術(shù)的不足，以均值類恒虛警(MLCFAR)檢測的LFM脈壓雷達(dá)為對(duì)象，分析了間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)(ISNPR)實(shí)現(xiàn)多假目標(biāo)壓制干擾的原理，給出了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式并對(duì)其干擾效果進(jìn)行理論分析和仿真驗(yàn)證.

2　間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)生多假目標(biāo)原理

雷達(dá)發(fā)射LFM信號(hào)的歸一化形式為

其中，信號(hào)脈寬為T，調(diào)頻帶寬為B，調(diào)頻斜率kf= B/T，對(duì)于LFM信號(hào)來說，一般有BT＞＞1.如圖1所示，間歇采樣信號(hào)為一系列矩形包絡(luò)脈沖串，其波形為

式中，τ為采樣脈沖寬度，Ts為采樣脈沖重復(fù)周期.

文獻(xiàn)［14］引入LFM的模糊函數(shù)得到間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)經(jīng)過脈壓后的輸出表達(dá)式

其中，sinc(x)= sin(πx)/πx，ys(t)可看作是由一系列具有不同移頻nfs和時(shí)延Tr= Td+ T的目標(biāo)回波經(jīng)過匹配濾波后進(jìn)行合成的結(jié)果，Td為干擾機(jī)時(shí)延.由sinc函數(shù)特性可得，第n階信號(hào)分量ysn(t)的幅度最大值出現(xiàn)位置為

最大幅度為

當(dāng)n =0時(shí)，t = Tr，此時(shí)ys(t)的幅度最大|ys(t)| = τfs，可見間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)經(jīng)雷達(dá)匹配濾波后會(huì)在τ+ Td+ T時(shí)刻輸出與真目標(biāo)回波信號(hào)相同的主假目標(biāo)，其幅度是完全轉(zhuǎn)發(fā)干擾所產(chǎn)生的假目標(biāo)幅度的η=τfs＜1倍，與采樣脈沖占空比成正比.

3　多假目標(biāo)壓制干擾方法

3.1對(duì)抗場景

對(duì)抗場景如圖2所示，為了降低雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，在突防過程中由一部雷達(dá)反射截面積(RCS)較小并具有一定隱身能力的干擾機(jī)伴隨目標(biāo)飛行組成突防編隊(duì).干擾機(jī)在目標(biāo)前方靠近雷達(dá)的方向飛行，飛行過程中利用電子偵察和信號(hào)分選分系統(tǒng)獲取敵方雷達(dá)的發(fā)射脈沖并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制，達(dá)到對(duì)雷達(dá)施行多假目標(biāo)壓制干擾的目的.

3.2實(shí)現(xiàn)方法

對(duì)于采用均值類恒虛警檢測的雷達(dá)來說，常用的檢測方法為單元平均恒虛警(CA-CFAR)、單元平均選大(GO-CFAR)和單元平均選小(SO-CFAR).根據(jù)檢測器的工作原理可知，SO-CFAR在多目標(biāo)環(huán)境中的檢測性能優(yōu)于CA-CFAR和GO-CFAR，即SO-CFAR抗多假目標(biāo)壓制干擾的能力最強(qiáng)［19］，所以本文只考慮多假目標(biāo)對(duì)SO-CFAR的壓制效果.

實(shí)現(xiàn)多假目標(biāo)壓制干擾的主要思路是由突前的伴飛干擾機(jī)在真目標(biāo)前后各形成一列幅度向兩側(cè)逐次降低的假目標(biāo)，如圖3所示.設(shè)計(jì)要求如下:

(1)以真目標(biāo)S0位置為對(duì)稱點(diǎn)，假目標(biāo)S±i(i = 1，2，…，M)的幅度向兩側(cè)逐次遞減;

(2)內(nèi)側(cè)目標(biāo)左右參考單元中均至少存在一個(gè)干擾目標(biāo)，即滿足條件ΔR≤L/2，其中ΔR為兩目標(biāo)間距，L為參考單元長度.不失正確性，本文選取ΔR = L/2;

(3)最外側(cè)的假目標(biāo)功率小于由噪聲確定的檢測門限值.

3.3參數(shù)設(shè)計(jì)

3.3.1假目標(biāo)個(gè)數(shù)及信噪比

考慮脈沖相干積累，根據(jù)雷達(dá)方程可計(jì)算得到I個(gè)目標(biāo)回波脈沖經(jīng)過匹配濾波和相干積累后的信噪比為［19］

式中，D = BT為雷達(dá)信號(hào)的脈沖壓縮比，I為脈沖積累數(shù)，Pt為雷達(dá)發(fā)射功率，Gt、Gr分別為雷達(dá)天線發(fā)射、接收增益，λ為雷達(dá)信號(hào)波長，σ為目標(biāo)RCS，Rt為雷達(dá)與目標(biāo)徑向距離，k為玻爾茲曼常數(shù)，T0為有效噪聲溫度，F(xiàn)為接收機(jī)噪聲系數(shù)，Lt為雷達(dá)饋線和大氣損耗.對(duì)于伴飛式干擾來說，可以做如下合理假定:當(dāng)雷達(dá)主瓣照射到目標(biāo)，同時(shí)也會(huì)照射到干擾機(jī)，因此干擾機(jī)能夠?qū)走_(dá)施行主瓣干擾.干擾信號(hào)經(jīng)過雷達(dá)匹配濾波后的功率為

其中，ηm=τm/Ts為轉(zhuǎn)發(fā)脈沖占空比，Pj為干擾機(jī)發(fā)射功率，Gj為干擾機(jī)天線增益，γj為極化失配因子，Lj為干擾機(jī)饋線和大氣損耗.

不失一般性地，假定雷達(dá)接收機(jī)通道內(nèi)噪聲服從高斯分布且雷達(dá)采用平方率檢波，則檢波后各單元在無目標(biāo)假設(shè)條件下的概率密度函數(shù)服從指數(shù)分布.另一方面，由于干擾機(jī)天線和雷達(dá)天線相對(duì)姿態(tài)的隨機(jī)擺動(dòng)，檢波后的假目標(biāo)功率起伏近似服從指數(shù)分布，利用概率論知識(shí)可計(jì)算最外側(cè)假目標(biāo)(標(biāo)號(hào)±M)在噪聲背景下的檢測概率［20］

式中，T為門限尺度因子，其大小由虛警概率Pfa確定，T(Pfa，N)= P-1/Nfa-1，χ±M為最外側(cè)假目標(biāo)信噪比，N為參考單元長度.根據(jù)文獻(xiàn)［20］可知，當(dāng)Pfa一定時(shí)，如果要求Pd不超過某固定值，那么目標(biāo)信噪比需滿足下式

由于內(nèi)側(cè)目標(biāo)的單側(cè)參考單元內(nèi)存在1個(gè)假目標(biāo)，則統(tǒng)計(jì)量Z由N -1個(gè)只含有噪聲的采樣單元和1個(gè)包含假目標(biāo)的采樣單元估計(jì)得到，即

回波背景噪聲服從高斯分布，經(jīng)過平方率檢波后Z1～Gamma(N - r，δ2).假目標(biāo)功率起伏可近似服從指數(shù)分布，也就是α=1的伽馬函數(shù)(Gamma(α，β))的特殊形式xm～Gamma(1，δ2).當(dāng)χm、χm +1足夠大時(shí)(10χ/10＞＞1)，參考文獻(xiàn)［20］計(jì)算得到Z的概率密度函數(shù)，將其代入檢測概率計(jì)算公式中可得第m個(gè)假目標(biāo)的檢測概率近似為

可以看出該式只與標(biāo)稱因子T(Pfa，N)、參考單元數(shù)N、第m +1個(gè)目標(biāo)信噪比χm +1和第m個(gè)目標(biāo)信噪比χm有關(guān).由上式進(jìn)一步推算得到第m + 1個(gè)目標(biāo)信噪比為

其中，m =0時(shí)即χm=χ0為真目標(biāo)的信噪比.

利用式(6)可以計(jì)算真目標(biāo)在檢測前的信噪比χ0.結(jié)合信噪比遞推公式(9)、(12)可以依次求得外側(cè)假目標(biāo)信噪比χm +1，當(dāng)且僅當(dāng)χm +1=χM≤χedge時(shí)，此時(shí)的2M即為所需的假目標(biāo)個(gè)數(shù).

3.3.2間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)

從前文可知，為了對(duì)真目標(biāo)進(jìn)行壓制，需要以真目標(biāo)為對(duì)稱中心，在真目標(biāo)前后各產(chǎn)生一列幅度逐次減小的假目標(biāo).假目標(biāo)間距應(yīng)等于雷達(dá)CFAR參考單元距離長度L(L = Nc/fo，fo為雷達(dá)信號(hào)處理時(shí)鐘)的一半，即L/2.為了簡化分析且不失一般性，假定雷達(dá)脈寬T是間歇采樣周期Ts的整倍數(shù)，在一個(gè)采樣周期內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)的脈沖數(shù)與假目標(biāo)個(gè)數(shù)2M相等.Td±1～Td±3為各個(gè)假目標(biāo)的延遲時(shí)間，Tdm +1- Tdm=τ也就是每重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)一次，下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)脈沖需在前一次轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間的基礎(chǔ)上延遲一個(gè)采樣脈寬.

當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)脈沖時(shí)長皆為τ時(shí)，干擾樣式為間歇采樣均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾，當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)脈沖只有一個(gè)時(shí)則為間歇采樣單次轉(zhuǎn)發(fā)干擾，也可以說單次轉(zhuǎn)發(fā)和均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)是非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)的特例.采樣后第一次轉(zhuǎn)發(fā)的干擾脈沖經(jīng)匹配濾波輸出表達(dá)式為

其中，Td -3為圖4中最左端假目標(biāo)的延遲時(shí)間，T為雷達(dá)脈沖寬度.后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號(hào)脈壓輸出結(jié)果依次為，m =±1，…，±M間歇采樣非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號(hào)脈壓輸出結(jié)果為

上式表明，非均勻重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾可以在雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生2M個(gè)幅度不等的主假目標(biāo)，每個(gè)假目標(biāo)幅度與其轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度成正比，假目標(biāo)之間的間隔為τ.為了使各主假目標(biāo)達(dá)到互相壓制的目的，需要確定假目標(biāo)的以下幾個(gè)參數(shù):

(1)采樣脈沖寬度τ

采樣脈沖寬度應(yīng)大于或等于主假目標(biāo)之間的時(shí)延，即雷達(dá)CFAR檢測參考單元的長度

其中，L為雷達(dá)檢測參考單元長度，c為光速，本文中對(duì)上式取等號(hào).

(2)轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間Td

圖4中第一次轉(zhuǎn)發(fā)脈沖的延遲時(shí)間與干擾機(jī)和目標(biāo)的距離有關(guān)，假定干擾機(jī)與真目標(biāo)的距離為Rjr，最左側(cè)主假目標(biāo)(- M)與真目標(biāo)距離為r- M=(M - 1)L/2 + L/4，所以各個(gè)主假目標(biāo)m的延遲時(shí)間

由上式可知，為了獲得足夠的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間，伴飛干擾機(jī)與真目標(biāo)間距應(yīng)不小于r- M，即Rjt≥r- M.

(3)轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度τm

由第2節(jié)可知，主假目標(biāo)幅度與轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度成正比，主假目標(biāo)幅度由內(nèi)側(cè)向外逐次遞減也就意味著轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度由內(nèi)向外逐漸變窄，即

式中τ±1，…，τ±M、A±1，…，A±M和χ±1，…，χ±M分別為各主假目標(biāo)的脈寬、幅度和信噪比.由于主假目標(biāo)間距最大為L/2，所以在轉(zhuǎn)發(fā)脈沖不重疊的前提下最大轉(zhuǎn)發(fā)脈寬為τ±1= L/2c.

(4)采樣周期Ts

每個(gè)采樣周期中進(jìn)行一次采樣和2M次轉(zhuǎn)發(fā)，所以在確定采樣脈寬后，采樣周期長度可表述為

式中，采樣脈寬τ歸并于最左側(cè)假目標(biāo)延遲時(shí)間Td - M.

(5)干擾機(jī)發(fā)射功率

將式(12)得到的最內(nèi)側(cè)假目標(biāo)信噪比χ±1代入干擾方程式(7)反算干擾機(jī)的發(fā)射功率

式中，η±1=τ±1/Ts= L/(2cTs)為最內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)脈沖的占空比，其它參數(shù)定義與式(6)相同.

綜上所述，間歇采樣非均勻轉(zhuǎn)發(fā)干擾的參數(shù)設(shè)置步驟如圖5所示.

4　仿真分析

在已偵測到雷達(dá)參數(shù)的前提下，本節(jié)首先計(jì)算干擾機(jī)的調(diào)制參數(shù)，然后對(duì)多假目標(biāo)的壓制效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證.仿真主要參數(shù)如下:雷達(dá)發(fā)射功率Pt=100kW，收發(fā)天線增益Gt= Gr=30dB，波長λ= 0.1m，信號(hào)脈寬T =20μs，帶寬B =10MHz，噪聲系數(shù)F =3dB，雷達(dá)信號(hào)損失Lt= 6dB，有效噪聲溫度T0= 290K，脈壓增益D = BT =500，脈沖積累個(gè)數(shù)I =128，CFAR參考單元長度N =8，虛警概率Pfa=1e -6，對(duì)應(yīng)標(biāo)稱因子T =36.58.

目標(biāo)RCS為σ= 10m2，突防過程中目標(biāo)與雷達(dá)距離Rt=10km～100km，由遠(yuǎn)及近飛行，要求實(shí)施干擾后雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測概率不大于Pd=0.1.

干擾機(jī)天線增益Gj= 10dB，干擾機(jī)與目標(biāo)距離Rjt=1km，極化失配γj=6dB，干擾信號(hào)損失Lj=6dB，需要計(jì)算的調(diào)制參數(shù)為采樣脈沖τ，采樣周期Ts，轉(zhuǎn)發(fā)脈沖寬度τm，時(shí)延Tdm，發(fā)射功率Pj.

首先利用式(6)計(jì)算雷達(dá)相參積累后的目標(biāo)信噪比χ0在突防過程中隨目標(biāo)徑向距離Rt的變化情況，如圖6所示，隨著Rt減小，雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信噪比逐漸增大.

圖7為壓制干擾所需的假目標(biāo)數(shù)量2M隨Rt的變化情況，圖8為各個(gè)假目標(biāo)的信噪比χm隨Rt的變化情況.真目標(biāo)與雷達(dá)距離越近，雷達(dá)接收到的真目標(biāo)信噪比越大，對(duì)應(yīng)的假目標(biāo)數(shù)量及信噪比也在增加.需要注意的是，由于假目標(biāo)位置以真目標(biāo)為中心對(duì)稱，因此假目標(biāo)數(shù)量始終為偶數(shù)，且最外側(cè)假目標(biāo)信噪比恒定為最小可檢測值，即13dB.

圖9為假目標(biāo)延遲時(shí)間Tdm隨Rt的變化情況，可以看到當(dāng)編隊(duì)間距Rjt不變，且假目標(biāo)與真目標(biāo)位置關(guān)系固定時(shí)，各個(gè)假目標(biāo)的延遲時(shí)間也保持恒定.此外當(dāng)編隊(duì)朝向雷達(dá)飛行過程中，假目標(biāo)數(shù)量逐漸增加，最外側(cè)假目標(biāo)與真目標(biāo)的間距Redge-jt也隨之增大.圖10為假目標(biāo)的轉(zhuǎn)發(fā)脈寬Ts隨Rt的變化情況，由于干擾機(jī)間歇采樣脈沖寬度不變，因此假目標(biāo)幅度的固定比例關(guān)系也就決定了各個(gè)假目標(biāo)的轉(zhuǎn)發(fā)脈寬保持不變.圖11為干擾機(jī)間歇采樣周期隨Rt的變化情況，間歇采樣周期隨著假目標(biāo)數(shù)量增多也逐漸增大.

分別計(jì)算下面兩種情形:(1)編隊(duì)間距Rjt固定為1000m;(2)Rjt隨真目標(biāo)徑向距離Rt變化而改變，間歇采樣與全采樣產(chǎn)生相同信噪比的假目標(biāo)所需的峰值發(fā)射功率與瞬時(shí)功率.本文仿真中Redge-jt= 30m～810m，設(shè)定Rjt= Redge-jt+60m = 90m～870m，此時(shí)情形2中Rjt始終小于情形1.

圖12為干擾機(jī)的峰值發(fā)射功率隨Rt的變化情況，在干擾機(jī)伴飛過程中，利用DRFM實(shí)施多假目標(biāo)壓制干擾時(shí)，不論是間歇采樣還是全采樣，兩者在實(shí)施干擾時(shí)均采用了主瓣相干干擾，因此實(shí)現(xiàn)有效壓制時(shí)所需的功率已遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)干擾機(jī)進(jìn)行副瓣干擾所需的千瓦級(jí)發(fā)射功率.此外，情形2中編隊(duì)間距Rjt小于情形1，對(duì)于間歇采樣方式來說，情形2時(shí)的采樣周期較小，因此轉(zhuǎn)發(fā)脈沖的占空比相對(duì)較大，使得情形2中干擾信號(hào)的能量損失相對(duì)較低，產(chǎn)生相同壓制效果時(shí)所需的峰值發(fā)射功率也較小;對(duì)于全采樣方式來說，情形2時(shí)的假目標(biāo)延遲時(shí)間會(huì)較小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)脈沖時(shí)長被接收時(shí)刻遮擋的程度越高，此時(shí)情形2中干擾信號(hào)的能量損失會(huì)相對(duì)較大，所需峰值發(fā)射功率也較大.由此可見，編隊(duì)間距Rjt對(duì)間歇采樣和全采樣方式的影響效果是相反的，使用間歇采樣方式工作時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小Rjt，而全采樣工作時(shí)應(yīng)盡量增加Rjt.

圖13為Rt=50km時(shí)，干擾機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)各假目標(biāo)所需的瞬時(shí)功率.此時(shí)假目標(biāo)個(gè)數(shù)為10，對(duì)于全采樣來說，由于脈沖較寬，后續(xù)假目標(biāo)不斷地疊加到前面的脈沖之上，使得轉(zhuǎn)發(fā)脈沖時(shí)需要根據(jù)各假目標(biāo)的信噪比實(shí)時(shí)地的增加瞬時(shí)發(fā)射功率，工程實(shí)現(xiàn)時(shí)比較困難;而間歇采樣時(shí)各轉(zhuǎn)發(fā)脈沖的信噪比由轉(zhuǎn)發(fā)脈寬決定且脈沖之間無疊加，因此其瞬時(shí)功率保持不變，可以將其設(shè)置為突防全過程所需功率的最大值，本文仿真中該值為15W，或根據(jù)Rt的變化情況逐級(jí)改變，以便節(jié)約能量從而延長干擾時(shí)間.

由圖7、圖9、圖11和圖13可知，為了有效實(shí)施多假目標(biāo)壓制干擾，合理的對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)為:在突防初始階段，Rjt設(shè)置為一個(gè)較小值;隨著與雷達(dá)距離的減小，所需假目標(biāo)個(gè)數(shù)增多，再逐步增大Rjt.

最后根據(jù)上述干擾參數(shù)對(duì)ISNPRJ的干擾效果進(jìn)行信號(hào)級(jí)仿真.如圖14所示，首先產(chǎn)生目標(biāo)在各位置點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)回波和ISNPRJ干擾的合信號(hào)，經(jīng)過匹配濾波和相干積累后進(jìn)行SO-CFAR檢測，重復(fù)1000次monte carlo仿真后統(tǒng)計(jì)真目標(biāo)的檢測概率.然后保持干擾機(jī)發(fā)射功率不變，分別計(jì)算隨機(jī)噪聲調(diào)頻、靈巧噪聲卷積和靈巧噪聲調(diào)頻的壓制干擾效果，并與多假目標(biāo)壓制效果進(jìn)行對(duì)比.

圖14為目標(biāo)回波與干擾合信號(hào)經(jīng)過雷達(dá)脈壓后的輸出信號(hào)，圖中以真目標(biāo)位置為零點(diǎn)，ISNPRJ產(chǎn)生的假目標(biāo)分布于真目標(biāo)兩側(cè)，雷達(dá)參考單元長度為120m，可見真目標(biāo)左右各有一個(gè)假目標(biāo)落入其參考單元中，且外側(cè)假目標(biāo)依次落入內(nèi)側(cè)目標(biāo)的參考單元，符合第3節(jié)中多假目標(biāo)壓制干擾的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.圖15為實(shí)施不同壓制樣式前后真目標(biāo)的檢測概率，由仿真結(jié)果可知，利用ISNPRJ方法進(jìn)行多假目標(biāo)壓制可以有效地降低雷達(dá)對(duì)突防目標(biāo)的檢測概率，對(duì)干擾參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)后，能夠?qū)⒛繕?biāo)檢測概率限定在設(shè)定值以下.需要說明的是，在計(jì)算假目標(biāo)信噪比χm時(shí)，由于采用了近似運(yùn)算，使得當(dāng)真目標(biāo)信噪比較小時(shí)(即Rt較大)，計(jì)算得到的χm比所需值偏大，因此真目標(biāo)的檢測概率會(huì)低于設(shè)定值.此外由于多假目標(biāo)能夠獲得近似于真目標(biāo)的脈壓增益和相干積累增益，因此與現(xiàn)有壓制樣式相比，多假目標(biāo)的壓制效果最好.

5　結(jié)論

本文提出的干擾樣式采用DRFM體制，既可以應(yīng)用于收發(fā)系統(tǒng)隔離、同時(shí)工作的干擾設(shè)備，也可以用于收發(fā)系統(tǒng)共用、分時(shí)工作的場合.與全采樣方法相比，間歇采樣技術(shù)非均勻轉(zhuǎn)發(fā)過程中不需要通過改變瞬時(shí)發(fā)射功率來產(chǎn)生幅度不同的假目標(biāo)，降低硬件系統(tǒng)復(fù)雜度的同時(shí)減少了功率頻繁切換導(dǎo)致的能量損失.此外，該方法轉(zhuǎn)發(fā)脈沖時(shí)的參數(shù)調(diào)制工作均可以在數(shù)字域部分完成，與目前廣泛應(yīng)用的DRFM體制的干擾裝備相比，硬件方面沒有太大差異，只需在軟件方面增加部分代碼，工程實(shí)現(xiàn)并不困難，因此具有良好的實(shí)用性和實(shí)時(shí)性，為新體制干擾樣機(jī)的工程研制和對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)的實(shí)施提供了理論基礎(chǔ).

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張養(yǎng)瑞男.1987年6月出生，山東濟(jì)寧人，北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院博士研究生.主要研究方向?yàn)閷?duì)組網(wǎng)雷達(dá)協(xié)同干擾樣式設(shè)計(jì)、干擾資源調(diào)度方法.

E-mail: yangruihappy@163.com

李云杰男.1975年6月出生，陜西西安人，北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院雷達(dá)與對(duì)抗研究所副研究員，碩士生導(dǎo)師.主要研究方向?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)及其信號(hào)處理、雷達(dá)電子偵察與干擾信號(hào)處理.

E-mail: liyunjie@ bit.edu.cn

Suppress Jamming Technique of Multiple False Targets on Interrupted-Sampling and Non-Uniform Periodic Repeater

ZHANG Yang-rui，LI Yun-jie，LI Man-ling，GAO Mei-guo，F(xiàn)U Xiong-jun
(School of Information and Electronics，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)

Abstract:A multiple false targets method based on interrupted-sampling and nonuniform periodic repeater jamming(ISNPRJ)and against to the linear frequency modulation(LFM)pulsed radar with mean level(ML)CFAR detector is proposed.Firstly，the principle is illuminated which takes advantage of the interrupted sampling and repeater jamming(ISRJ)to realize the distribution of multiple false targets.After that several key parameters both the number and the SNR of the false targets are derived.Then jamming effectiveness of the ISNPRJ is analyzed on the basis of the mathematics principle of the interrupted-sampling and periodic repeater jamming(ISPRJ)，meanwhile，numerical value of the sampling interval，the sampling pulse width，transmitted pulse width and the transmitted power are calculated.Simulation results show that ISNPRJ can reduce the detection probability of target greatly and jam the radar’s detector effectively.

Key words:interrupted-sampling; repeater jamming; constant false alarm ratio; multiple false targets; suppress jamming

作者簡介

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(No.61271373)

收稿日期:2014-04-24;修回日期: 2014-07-29;責(zé)任編輯:李勇鋒

DOI:電子學(xué)報(bào)URL：http: / /www.ejournal.org.cn10.3969/j.issn.0372-2112.2016.01.008

中圖分類號(hào)：TN974

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0372-2112(2016)01-0046-08