張凱旋 李淑華

（海軍航空大學青島校區(qū) 青島 266041）

1 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，雷達具有極其重要的戰(zhàn)略地位。第二次世界大戰(zhàn)后，雷達技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展，雷達的任務也不再僅僅是測量目標的距離、方位和仰角以及目標的速度等信息，而是要從目標回波中獲取更多有關(guān)目標的信息。但是日益復雜的電磁環(huán)境［1］與干擾嚴重威脅著雷達系統(tǒng)的生存及其效能的正常發(fā)揮，因此雷達抗干擾的能力的提升顯得愈發(fā)重要。現(xiàn)代新體制雷達的研究，也越來越集中地體現(xiàn)在雷達抗干擾的性能上。

2 傳統(tǒng)雷達抗干擾技術(shù)

雷達抗干擾措施可分為兩大類：1）技術(shù)抗干擾措施；2）戰(zhàn)術(shù)抗干擾措施。戰(zhàn)術(shù)抗干擾措施主要是指，在某種特定戰(zhàn)場環(huán)境下，各種技術(shù)抗干擾方法的結(jié)合運用，是一種綜合抗干擾方法；技術(shù)抗干擾措施又可分為兩類：一類是使干擾不進入或少進入雷達接收機中；另一類是當干擾進入接收機后，利用目標回波和干擾的各自特性，從干擾背景中提取目標信息。

雷達自衛(wèi)距離是指在干擾背景下，雷達能夠檢測目標的距離。它是衡量雷達抗干擾性能的一個重要指標。

干擾信號從主瓣進入時的雷達自衛(wèi)距離方程：

干擾信號從副瓣進入時的雷達自衛(wèi)距離方程：

式中，Pj為目標自帶干擾器的發(fā)射功率，Gj為干擾發(fā)射天線的增益，σ為目標雷達截面積，Pt為雷達發(fā)射功率，G為雷達發(fā)射增益，λ為工作波長，R為目標與雷達之間的距離，Lr為雷達接收支路損耗，vj為干擾極化損失系數(shù)，Bj為干擾帶寬，Bn為接收機等效帶寬，Kj為雷達被有效干擾的功率界線，Rj為干擾機到雷達的距離，Gs雷達指向干擾機方向的增益。

雷達抗干擾的主要目的在于提高雷達接收機輸出信噪比，以增大雷達的自衛(wèi)距離，從式（1）和式（2）可以得出一系列的抗干擾措施。

2.1 功率對抗技術(shù)

所謂功率對抗技術(shù)，就是提高雷達發(fā)射信號的功率，主要是提高其平均功率，以此提高雷達接收機的輸出信干比，增大雷達的自衛(wèi)距離，從而改善雷達的抗干擾性能。提高雷達發(fā)射信號的功率常用的方法是，選用大功率的發(fā)射機、提高發(fā)射脈沖信號的重復頻率或增大發(fā)射脈沖寬度。脈沖壓縮是目前應用比較成熟的技術(shù)，它發(fā)射寬脈沖信號，可以提高發(fā)射信號的平均功率，通過脈沖壓縮匹配濾波器獲得窄脈沖回波信號，仍然可以保證雷達的距離分辨率。

2.2 空間對抗技術(shù)

空間對抗技術(shù)，是指盡可能減少雷達在空間上遭受敵方偵察干擾的機會，以便能更好地發(fā)揮雷達的性能。因為干擾信號只能從雷達天線波束的主瓣或副瓣進入，即使在空間存在若干個干擾源，也只有雷達天線波束（包括主、副瓣）照射到的有限空域中的干擾源才能起干擾作用，這就是空間對抗技術(shù)的依據(jù)［2］。

雷達空間對抗能力與天線波束參數(shù)密切相關(guān)：雷達天線主瓣增益越高，主波束寬度越窄，則干擾從主波束進入時的雷達自衛(wèi)距離越遠；雷達天線旁瓣電平越低，雷達空間對抗能力越強。極低的天線旁瓣可防止干擾通過旁瓣進入雷達接收機，但要實現(xiàn)低副瓣電平，則主波束必然加寬，這是矛盾的和受限制的。所以，在實際中通常是在保證較窄波束的前提下，采用副瓣對消和副瓣消隱技術(shù)來減小天線副瓣的影響。

2.3 頻率對抗技術(shù)

頻率對抗是雷達抗有源干擾最有效最重要的一個領(lǐng)域，頻率對抗是為雷達奪取電磁頻譜優(yōu)勢所采取的一切技術(shù)手段。頻率分集、頻率捷變（脈間或脈內(nèi)）、干擾頻率自適應頻率捷變是行之有效的頻率對抗措施。

頻率分集技術(shù)能有效地對抗瞄準式有源干擾，對于寬帶阻塞干擾，加大雷達頻率分集頻寬將迫使干擾機加大干擾頻寬，從而降低干擾的功率譜頻率密度，改善雷達的抗干擾性能；捷變技術(shù)是使發(fā)射脈沖的載頻以隨機方式或按一定規(guī)律在較寬的頻帶內(nèi)做較大范圍捷變，雷達接收機中會設計有一種干擾分析和發(fā)射頻率選擇模塊（JATS），可近實時觀測和分析干擾信號，從中找出干擾頻譜“凹點”，并用該頻率作為雷達信號工作頻率；自適應捷變頻率雷達，就是對目標環(huán)境和干擾環(huán)境特性進行實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動給出雷達最佳的技術(shù)參數(shù)（頻率等）的雷達。

2.4 極化對抗技術(shù)

極化和振幅、相位一樣，是雷達信號的特征之一。根據(jù)天線理論，當外界信號與雷達天饋系統(tǒng)極化狀態(tài)匹配時，接收信號能量最大；當兩者完全失配時，接收能量為零。所以極化對抗技術(shù)，就是利用干擾與目標回波信號在極化特征上存在的差異，以及人為制造或擴大的差異，采取措施抑制干擾、保留信號、實現(xiàn)抗干擾的過程。

由于雷達目標散射回波與外界干擾完全獨立，極化狀態(tài)必然存在差異，因此，我們可以釆取一定方法使天饋系統(tǒng)與雷達目標回波盡可能接近極化匹配，而使其與干擾信號的的極化總是接近完全失配，從而把有源干擾抑制到最低程度，獲得良好的抗干擾效果。實際上，干擾信號往往有可變的多種極化方式，極化抗干擾技術(shù)的關(guān)鍵是天饋系統(tǒng)必須有多種極化快速變化的能力。雷達自適應變極化抗干擾的是一種比較熱門的抗干擾方式，雷達系統(tǒng)除發(fā)射機、接收機、收發(fā)開關(guān)外，還有變極化天線、極化識別器和變極化器。通過極化識別器判定干擾的極化方式，然后控制變極化器，產(chǎn)生與干擾信號極化方式正交的雷達發(fā)射信號。

1)電壓暫降發(fā)生后恢復過程迅速，基波電壓有效值變化過程大致呈矩形；在整個故障期間，可能出現(xiàn)多次暫降；電壓暫降幅值在突變點之間基本保持不變，而只在開始與結(jié)束瞬間發(fā)生了突變[13-22]。

2.5 綜合對抗技術(shù)

綜合對抗是指采用多種技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)方法進行的抗干擾措施［3］。單一的抗干擾方法只對某一干擾措施有效，可采用多種抗干擾技術(shù)相結(jié)合方法，綜合采用多種抗干擾措施，有效提高雷達的抗干擾能力。

還可以采用雷達組網(wǎng)和傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)［4］，多部雷達組網(wǎng)可根據(jù)敵情主動控制網(wǎng)內(nèi)各雷達系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)雷達群合作反干擾工作方式，多制式雷達組網(wǎng)能形成一個十分復雜的雷達信號空間，占據(jù)較寬頻帶，且通過數(shù)據(jù)傳遞和情報綜合聯(lián)成一個有機的整體，其抗干擾能力不僅是各部雷達抗干擾能力的代數(shù)和，而且有質(zhì)的變化［3］。

此外，還有諸如抗干擾雷達信號的設計、雜波抑制技術(shù)以及被動探測與定位技術(shù)等一系列雷達抗干擾技術(shù)也有很廣泛的應用，并取得了顯著的效果。

3 基于環(huán)境感知的雷達智能抗干擾體系

盡管傳統(tǒng)的雷達抗干擾方法在雷達反干擾中取得了很大的成績，但是在日益復雜的雷達干擾環(huán)境和日益精深的現(xiàn)代雷達目標檢測要求下，它們的不足之處也越來越明顯，主要表現(xiàn)為以下幾點：

1）雷達面臨的干擾問題很難依賴于某一類對抗技術(shù)圓滿解決，而是需要雷達系統(tǒng)充分利用多種技術(shù)綜合協(xié)作來應對；

2）目前雷達的反干擾手段以人工操作為主，應對干擾場景變化速度慢，不能滿足戰(zhàn)場迅速變化的復雜電磁環(huán)境，通常的處理方式是反復嘗試各種抗干擾手段，從而貽誤了最佳戰(zhàn)機；

3）缺乏有效評估干擾環(huán)境的技術(shù)手段，無法感知干擾的參數(shù)和類型，雷達受到干擾及受到干擾的種類缺少自動化辨別的設備。

所以，雷達向認知化和智能化發(fā)展是一個必然的趨勢［12］。捷變頻雷達可以看作智能雷達的雛形，這種雷達能夠工作在敵方干擾功率最弱的頻率上或者迫使干擾機實施寬帶干擾而降低干擾功率密度，從而實現(xiàn)抗干擾。

我們所說的雷達智能抗干擾系統(tǒng)，它應當具備認識、決斷、處理、再認識、再決斷、再處理這樣不斷循環(huán)的過程。這要求雷達應該具備如下幾個特性：

1）干擾環(huán)境綜合感知特性。雷達抗干擾系統(tǒng)能夠在沒有外界直接干涉和指導情況下，以特定的方式響應干擾環(huán)境的變化，并根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和感知到的干擾環(huán)境信息，不斷進行雷達干擾模型庫、特征參數(shù)庫和知識庫的更新；

2）根據(jù)綜合特征進行的智能干擾識別與分類；

3）智能化的抗干擾措施調(diào)度。通過策略優(yōu)化推演，找到可以應用于多種復雜場景的抗干擾策略，并將各種因素參數(shù)化，使用計算機定量分析，求解出復雜的應對策略［10］。

文獻［5］中，賁德等將機載雷達認知反干擾分為干擾特征提取、干擾識別、反干擾調(diào)度和反干擾措施四個部分，并提出反干擾工作原理框圖，如圖1所示。

通過對雷達通道中的干擾特征進行分析并提取，從而完成干擾的分類，并針對不同類型的干擾，分別調(diào)用對應的干擾對抗措施。

王峰等在雷達智能抗干擾體系研究［6］中，提出智能化抗干擾技術(shù)在一定程度上具備認知雷達的概念與技術(shù)。智能化雷達反干擾技術(shù)的核心即為自動識別干擾類型并自動采取反干擾措施，完成干擾的對抗，其主要體系構(gòu)成如圖2所示。并指出智能化反干擾將具備更為復雜的準則和認知通道，可以應對更多種類的干擾。

4 雷達智能抗干擾體系實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 寬帶與窄帶偵察相結(jié)合的干擾認知技術(shù)

雷達對干擾環(huán)境的感知是智能抗干擾的基礎。對干擾源的特征進行提取、分析和分類，可以采取不同的應對措施［2］。對于雷達智能抗干擾體系而言，環(huán)境感知主要獲取雷達所需的地理和電磁環(huán)境的信息，同時可以實現(xiàn)與多源傳感器和多平臺的信息交互，完成環(huán)境信息的分析和識別，對干擾樣式等進行有效甄別，為信號處理和資源配置提供相關(guān)的信息。

目前，雷達的抗干擾和工作通道結(jié)合在一起，在正常的工作通道可以獲得的干擾源參數(shù)包括：干擾空間位置、干擾時域、頻域等特征。但是，當雷達工作在干擾對抗模式時，需要更為全面、快速地了解干擾在整個雷達可以工作帶寬的分布、干擾源的時頻變化特點和使用策略等，如此大的數(shù)據(jù)量難以用雷達的工作通道來傳輸。認知雷達將寬帶偵察通道用于干擾分析、識別，為干擾分類與抗干擾效果評估奠定基礎。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡用于目標和干擾特征的分析、提取和分類

目標和干擾特征的分析、提取和分類是雷達智能抗干擾的關(guān)鍵。人工神經(jīng)網(wǎng)絡是模仿生物腦結(jié)構(gòu)和功能的一種信息處理系統(tǒng)，它具有的“黑箱”功能表現(xiàn)出自學習、自組織、非線性、大規(guī)模和并行分布處理等特性，已經(jīng)在多個領(lǐng)域包括雷達信號處理領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并取得了一定的研究成果［7］。

總結(jié)近年來神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在各個領(lǐng)域的應用，尤其是在雷達抗干擾方面的應用方法，可以發(fā)現(xiàn)有3種應用最成熟也最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡模型：BP網(wǎng)絡、RBF網(wǎng)絡和Kohonen網(wǎng)絡。文獻［8］在介紹了這3種網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和算法的基礎上，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡在雷達抗干擾中應用的3種思路：干擾和雜波的建模、目標和干擾征的提取以及目標和干擾的分類。

4.3 智能反干擾調(diào)度策略

反干擾措施的調(diào)度與實施是雷達智能抗干擾的保證。反干擾措施調(diào)度處理的核心是智能化的反干擾策略選擇方案。雷達策略設計最為重要的就是通過策略優(yōu)化推演，找到可以應用于多種復雜場景的抗干擾策略［9］。

基于博弈論的反干擾策略研究，將是雷達干擾對抗的重要手段［10］。博弈論已經(jīng)大量的應用到社會科學與經(jīng)濟學之中，將各種因素量化加權(quán)，演變?yōu)榭梢允褂糜嬎銠C計算的量化因素，從而可以采用計算機分析求解復雜的應對策略，必將是雷達智能反干擾的重要研究方向［11］。

5 雷達智能抗干擾體系發(fā)展展望

目前，關(guān)于雷達智能抗干擾的技術(shù)研究取得了一定的進展，但大多仍停留在概念、模型等方面，至今沒有真正的智能雷達系統(tǒng)問世。雷達的智能抗干擾體系打破了傳統(tǒng)雷達抗干擾模式，所以它的設計必須從總體上進行考慮。

1）環(huán)境感知模式。多制式雷達組網(wǎng)的方式在雷達抗干擾方面起到了很好的作用，而且組網(wǎng)內(nèi)多部雷達相互合作可實現(xiàn)遠超過單部雷達的感知能力；利用一定區(qū)域內(nèi)分布的信息收集站點，構(gòu)建信息傳輸網(wǎng)絡，結(jié)合多種平臺的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)融合，形成網(wǎng)絡化感知體系，可迅速實現(xiàn)對復雜電磁環(huán)境的感知；

2）動態(tài)的環(huán)境認知建?！，F(xiàn)代戰(zhàn)爭要求能夠?qū)崟r感知目標及周邊戰(zhàn)場環(huán)境信息，然而在當前高密度電磁環(huán)境中，輻射源數(shù)目多且差異大，因此為了能夠快速、準確地對環(huán)境信息進行認知，就必須對周邊電磁環(huán)境進行動態(tài)的環(huán)境認知建模，通過統(tǒng)一的模型架構(gòu)來描述不同類型的信息；

3）知識輔助的決策模塊。具有認知能力的雷達系統(tǒng)在資源管理調(diào)度方面將發(fā)揮更大的優(yōu)勢，其對于環(huán)境的感知能力、對事件的判決推理能力將為資源的有效分配提供保障。形成一個獨立的知識模塊是一種發(fā)展趨勢，它具備實時更新的動態(tài)知識庫，以及知識輔助決策系統(tǒng)，它可以基于規(guī)則進行知識的應用。

6 結(jié)語

總的來說，面對當前越來越復雜的電磁環(huán)境和干擾，需要雷達的抗干擾技術(shù)不斷向前發(fā)展。本文對現(xiàn)有雷達抗干擾技術(shù)進行了綜述，分析了雷達在傳統(tǒng)的功率對抗、空間對抗、極化對抗、頻率對抗和綜合對抗方面的技術(shù)方法和基本原理，并重點總結(jié)分析了目前雷達智能抗干擾技術(shù)體系的相關(guān)理論方法，就雷達智能抗干擾體系的干擾認知、分類與決策過程及思想進行了詳細闡述。雖然雷達智能抗干擾技術(shù)仍然處于起步階段，但雷達抗干擾形勢的迫切性，客觀上要求雷達向智能化的方向發(fā)展。雷達智能抗干擾技術(shù)作為智能雷達與認知雷達的具體技術(shù)實現(xiàn)，必將得到長足的發(fā)展。