王志剛，朱 燦，刁志龍，洪 暢

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，江蘇 南京 211106)

0 引 言

根據(jù)國家海洋戰(zhàn)略發(fā)展趨勢，圍繞海洋權(quán)益的斗爭日益激烈，我國海洋國土面臨的安全形勢日益復(fù)雜。東海、南海等海域已成為我軍目前最重要的海上戰(zhàn)場，同時(shí)我軍水面艦艇的活動(dòng)區(qū)域也隨著海軍“大洋存在、兩極拓展”發(fā)展戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)而不斷延伸。隨著近幾年南海和東海部分島礁維權(quán)斗爭形勢的不斷升級(jí)，海軍艦載雷達(dá)裝備作戰(zhàn)使用方式也發(fā)生了明顯變化，軍事斗爭準(zhǔn)備和常態(tài)化的非軍事運(yùn)用對(duì)雷達(dá)裝備在復(fù)雜海況和地理環(huán)境下的不間斷警戒探測能力提出了越來越高的要求。與此同時(shí)，從信息對(duì)抗的發(fā)展態(tài)勢來看，海戰(zhàn)場各種有意、無意的干擾源數(shù)量越來越多，干擾功率越來越大，干擾手段越來越精細(xì)，干擾作戰(zhàn)樣式越來越靈活，對(duì)艦載雷達(dá)裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力提出了前所未有的高要求。

本質(zhì)而言，雷達(dá)對(duì)抗的過程既是技術(shù)對(duì)抗也是戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗[1-2]。實(shí)際作戰(zhàn)中，電子進(jìn)攻的戰(zhàn)術(shù)手段復(fù)雜多變，按照干擾機(jī)與被掩護(hù)突防目標(biāo)的空間位置關(guān)系可以分為：支援式電子干擾、隨隊(duì)式電子干擾、自衛(wèi)式電子干擾以及復(fù)合式電子干擾。按照干擾從雷達(dá)副瓣還是主瓣、近主瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)和處理機(jī)，可將電子干擾分為副瓣干擾和主瓣干擾，而所謂復(fù)合式干擾通常同時(shí)從雷達(dá)的主瓣和副瓣進(jìn)入。隨著對(duì)雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，為提高掩護(hù)戰(zhàn)斗機(jī)或?qū)椡环赖母蓴_有效性，主瓣干擾樣式將逐步成為未來戰(zhàn)爭中電子戰(zhàn)裝備的優(yōu)先選擇，來自于艦載電子戰(zhàn)飛機(jī)的遠(yuǎn)距離支援式主瓣干擾、隨隊(duì)式主瓣干擾戰(zhàn)斗機(jī)載/反艦導(dǎo)彈彈載自衛(wèi)式干擾是未來海戰(zhàn)中艦載預(yù)警探測面臨的主要干擾場景。

隨著電子戰(zhàn)裝備以及電子對(duì)抗措施(ECM)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣具有特定干擾效果的雷達(dá)有源壓制和欺騙干擾樣式相繼被提出，給現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)戰(zhàn)場干擾環(huán)境的感知能力和抗干擾能力提出了新的挑戰(zhàn)。對(duì)于副瓣來向的有源干擾信號(hào)，相控陣?yán)走_(dá)可采用超低副瓣天線、副瓣匿影、副瓣對(duì)消或自適應(yīng)副瓣置零等抗副瓣干擾技術(shù)進(jìn)行有效抑制，這些技術(shù)目前已在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用并取得了良好的效果，基本解決了雷達(dá)副瓣干擾問題。然而當(dāng)干擾來自天線主瓣或近主瓣區(qū)域時(shí)：在空域上，干擾和目標(biāo)均在主瓣波束范圍內(nèi)，獲得相近的雷達(dá)增益；在時(shí)域上，干擾強(qiáng)度大；在樣式上，主瓣干擾具有多種類型，包括掃頻式噪聲干擾、轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾、靈巧干擾、雜亂脈沖干擾等等。對(duì)于主瓣進(jìn)入的有源干擾，現(xiàn)有較為成熟的抗副瓣干擾技術(shù)已經(jīng)基本失效，而雷達(dá)應(yīng)對(duì)主瓣干擾的手段仍十分有限，未能形成有效的對(duì)抗措施，嚴(yán)重制約了各類預(yù)警探測雷達(dá)的實(shí)戰(zhàn)性能。正因?yàn)榇?，如何有效地抑制主瓣干擾已經(jīng)成為現(xiàn)代雷達(dá)電子反對(duì)抗中亟待解決的共性難題[3-4]。

1 主瓣干擾概念

主瓣干擾是指從雷達(dá)主瓣進(jìn)來的干擾，與真實(shí)目標(biāo)回波相比，主瓣干擾不僅在能量上具有絕對(duì)的優(yōu)勢，而且部分樣式干擾在空域、時(shí)域和頻域等多個(gè)維度上都與真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)具有高度的相似性，很難在處理階段被完全剔除。正因?yàn)榇?，抗主瓣干擾也是雷達(dá)領(lǐng)域國際公認(rèn)的難題。對(duì)于壓制性主瓣干擾而言，無論是瞄準(zhǔn)式、阻塞式還是掃頻式噪聲干擾，其本質(zhì)都是提高雷達(dá)回波信號(hào)中的干信比，使雷達(dá)無法在干擾環(huán)境中可靠地檢測出目標(biāo)信號(hào)；對(duì)于欺騙性主瓣干擾而言，干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)具有相似的時(shí)頻域特征，而在空域上兩者又同處于雷達(dá)主瓣波束之內(nèi)，這就使得雷達(dá)難以在高置信度假目標(biāo)群中有效提取出真實(shí)目標(biāo)，大量的虛假目標(biāo)也會(huì)大幅消耗相控陣?yán)走_(dá)的可用資源。此外，在單平臺(tái)預(yù)警探測雷達(dá)常態(tài)化面臨的支援式、自衛(wèi)式或隨隊(duì)式主瓣干擾場景下，雷達(dá)自身難以獲得干擾方精確的距離、角度和速度信息，這些先驗(yàn)知識(shí)的缺失也給主瓣干擾抑制措施的有效性帶來了較大的挑戰(zhàn)。

2 抗主瓣干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀

從雷達(dá)抗干擾能動(dòng)性角度可將抗主瓣干擾技術(shù)分為主動(dòng)對(duì)抗和被動(dòng)抑制2個(gè)方向，其中主動(dòng)對(duì)抗主要表現(xiàn)在雷達(dá)的低截獲性能和主動(dòng)誘騙、干擾電子戰(zhàn)設(shè)備，被動(dòng)抑制主要表現(xiàn)在信息處理階段精細(xì)化主瓣干擾判別與剔除算法。雷達(dá)對(duì)抗過程是一個(gè)不完全信息動(dòng)態(tài)博弈過程，針對(duì)主瓣干擾的主動(dòng)對(duì)抗和被動(dòng)抑制算法對(duì)副瓣也適用，甚至是相通的。

2.1 主動(dòng)對(duì)抗抗干擾

捷變頻[5]雷達(dá)平時(shí)可偽裝成固定頻率雷達(dá)，只有在關(guān)鍵時(shí)刻才采用捷變頻。雷達(dá)的發(fā)射頻率在不斷變化，可增加電子戰(zhàn)截獲、探測和定位以及性能參數(shù)提取的難度；頻率捷變的載頻隨機(jī)捷變，故不能預(yù)測其變化規(guī)律，能有效地抗窄帶瞄準(zhǔn)干擾；由于雷達(dá)的工作頻率在較寬的范圍內(nèi)躍變，這就迫使干擾機(jī)將干擾功率分布在雷達(dá)可能應(yīng)用的整個(gè)帶寬內(nèi)，干擾功率密度就大大降低，故能抗寬帶阻塞干擾；寬帶阻塞式干擾機(jī)能在很寬的頻帶內(nèi)產(chǎn)生白噪聲，但阻塞式寬帶干擾頻譜在寬帶覆蓋中往往存在“弱區(qū)”，這是由干擾頻帶分布不均勻所致，應(yīng)用自適應(yīng)能力的捷變頻技術(shù)，即干擾分析與發(fā)射選擇技術(shù)，能實(shí)時(shí)測出“弱區(qū)”頻率，并用此頻率發(fā)射；回答式干擾機(jī)能對(duì)雷達(dá)實(shí)施距離拖引干擾，但它對(duì)頻率捷變雷達(dá)只能實(shí)現(xiàn)距離后拖，而不能實(shí)現(xiàn)距離前拖，因?yàn)楦蓴_機(jī)將接收到的雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)延遲一個(gè)重復(fù)周期轉(zhuǎn)發(fā)給雷達(dá)，以干擾下一個(gè)周期的目標(biāo)回波脈沖信號(hào)，而下一個(gè)脈沖信號(hào)的頻率已變，因此起不到干擾作用；頻率捷變雷達(dá)的發(fā)射頻率是以隨機(jī)方式進(jìn)行脈間躍變，發(fā)射信號(hào)落入相鄰雷達(dá)的探測頻率的概率很小，因此能減小友鄰雷達(dá)之間的相互干擾，達(dá)到抗同頻異步干擾的目的。

2.1.2 頻率分集陣

與傳統(tǒng)相控陣列的發(fā)射信號(hào)不同，頻率分集陣列不同陣元發(fā)射載頻不同的信號(hào)。因此引入了額外的相位項(xiàng)，該項(xiàng)與頻差和距離相關(guān)，使得波束指向在距離向上不再保持恒定，所以頻率分集陣列具有距離依賴性方向圖。該概念提出后，在美國空軍、海軍等國防研究機(jī)構(gòu)中引起較為廣泛的關(guān)注。近年來，多個(gè)國內(nèi)外期刊和會(huì)議上也涌現(xiàn)出了不少頻率分集陣?yán)走_(dá)相關(guān)的研究論文[6]。

頻率分集陣?yán)走_(dá)在抗主瓣干擾方面具有兩方面優(yōu)勢。首先，頻率分集陣?yán)走_(dá)波形復(fù)雜，干擾機(jī)處理難度大，在空間中特定空域形成發(fā)射主瓣，干擾機(jī)接收到的能量小，從而實(shí)現(xiàn)低截獲。其次，頻率分集陣?yán)走_(dá)具有角度-距離二維天線方向圖，針對(duì)目標(biāo)角度和干擾源角度相同的場景，利用自適應(yīng)或者非自適應(yīng)處理算法，可實(shí)現(xiàn)主瓣欺騙干擾的自適應(yīng)抑制。但該體制發(fā)射、接收端設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，對(duì)工程實(shí)現(xiàn)有一定要求。

2.1.3 相參捷變頻

在強(qiáng)化雷達(dá)在對(duì)抗環(huán)境中的存活能力的同時(shí)，提高雷達(dá)探測分辨力是現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的主要發(fā)展目標(biāo)。相參捷變頻波形在這兩個(gè)方面都有良好的發(fā)展前景：一方面，相參可以帶來積累增益上的好處；另一方面，頻率捷變可以使雷達(dá)在電子反對(duì)抗中獲得優(yōu)勢。因此，相參捷變頻[7]被認(rèn)為是未來雷達(dá)發(fā)展中很有競爭力的波形體制之一。捷變相參體制雷達(dá)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

半數(shù)孩子曬聯(lián)背聯(lián)活動(dòng)未能堅(jiān)持到底，沒有嘗試應(yīng)景即興對(duì)答，沒有集中孩子開總結(jié)會(huì)，沒有將所作對(duì)聯(lián)編輯成冊(cè)，沒有將成果集中展示，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后沒有推動(dòng)活動(dòng)深入。

圖1 捷變相參體制雷達(dá)系統(tǒng)框圖

早在二戰(zhàn)期間，英美等國家就逐漸使用可變頻率雷達(dá)替代固定頻率雷達(dá)，在減輕各友鄰雷達(dá)之間同頻串?dāng)_的同時(shí)躲避敵人故意施加的瞄頻干擾。早期的可變頻雷達(dá)采用磁控管發(fā)射機(jī)，脈沖載頻的改變通過機(jī)械調(diào)諧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)非相參處理或者接收相參。1965年開始，清華大學(xué)茅于海等人開始對(duì)全相參捷變頻雷達(dá)的研究工作，全相參頻率綜合器是全相參捷變頻雷達(dá)的關(guān)鍵設(shè)備，要求在各捷變頻頻點(diǎn)上產(chǎn)生高純度、穩(wěn)定度的信號(hào)，并能通過數(shù)字控制在頻點(diǎn)之間快速切換，一般由晶體振蕩器、倍頻混頻器以及數(shù)字開關(guān)等組成。相參體制的雷達(dá)信號(hào)能夠保存回波中的多普勒信息(在捷變頻雷達(dá)中，也包括載頻變化引起的回波相位變化)，其穩(wěn)定度要優(yōu)于非相參和接收相參機(jī)制，從而能通過對(duì)脈沖之間相位的處理精確估計(jì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度、抑制地/海雜波和有源干擾，也能實(shí)現(xiàn)合成帶寬獲得高分辨距離像。經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，具備相參能力的捷變頻雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的主流并得到廣泛應(yīng)用。

2.1.4 射頻掩護(hù)

射頻掩護(hù)作為一種充分彰顯雷達(dá)主動(dòng)行為優(yōu)勢的抗干擾手段，具有工程實(shí)現(xiàn)簡單且抗干擾性能優(yōu)異等突出特點(diǎn)。電子戰(zhàn)設(shè)備針對(duì)各種體制雷達(dá)的有效干擾均需及時(shí)、正確的偵察引導(dǎo)，而偵察引導(dǎo)依賴于正確截獲雷達(dá)工作信號(hào)的特點(diǎn)。因此雷達(dá)方有意識(shí)地炮制復(fù)雜威脅信號(hào)環(huán)境，造成偵察引導(dǎo)的迷失和錯(cuò)誤，是一種行之有效的主動(dòng)抗干擾手段。其主要設(shè)計(jì)思想是：針對(duì)電子戰(zhàn)設(shè)備干擾通道資源有限以及彈載和部分機(jī)載干擾設(shè)備無人工干預(yù)的弱點(diǎn)，雷達(dá)發(fā)射虛假信號(hào)掩護(hù)真實(shí)探測信號(hào)，迷惑和欺騙干擾偵測系統(tǒng)，引導(dǎo)干擾頻率、波形鎖定掩護(hù)信號(hào)，保護(hù)雷達(dá)真實(shí)探測信號(hào)不被干擾或盡量少被干擾。

掩護(hù)信號(hào)有效作用機(jī)理完全針對(duì)電子戰(zhàn)設(shè)備的截獲測量與干擾引導(dǎo)環(huán)節(jié)。當(dāng)電子戰(zhàn)偵察系統(tǒng)測量出高威脅信號(hào)的頻率與波形時(shí)，將引導(dǎo)干擾系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)頻點(diǎn)波形的高功率輻射，這決定了掩護(hù)信號(hào)有效性的設(shè)計(jì)和使用原則。掩護(hù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子戰(zhàn)設(shè)備有效誘騙的3個(gè)主要條件為：(1)在工作時(shí)序上，掩護(hù)信號(hào)不滯后于真實(shí)探測信號(hào)，保證電子戰(zhàn)設(shè)備的偵察接收機(jī)首先截獲到掩護(hù)信號(hào)；(2)掩護(hù)信號(hào)在時(shí)頻域具有較高的強(qiáng)度，保證其威脅度高于真實(shí)探測信號(hào)，從而能夠被優(yōu)先鎖定；(3)掩護(hù)信號(hào)與真實(shí)探測信號(hào)在時(shí)/頻/波形域具有充分的隔離度，最小化掩護(hù)信號(hào)與目標(biāo)探測信號(hào)之間的自擾。

2.1.5 智能抗干擾

要在復(fù)雜的對(duì)抗環(huán)境中處于優(yōu)勢地位，必須知己知彼，經(jīng)過專門的偵察分析設(shè)備，偵察、分析干擾機(jī)的工作參數(shù)，據(jù)此制定抗主瓣干擾策略，比如根據(jù)干擾機(jī)對(duì)目標(biāo)威脅度判斷準(zhǔn)則，有意發(fā)射虛假高威脅度的雷達(dá)信號(hào)，誤導(dǎo)干擾機(jī)的判斷；根據(jù)干擾機(jī)收發(fā)時(shí)間開關(guān)規(guī)律設(shè)計(jì)雷達(dá)工作模式，使得雷達(dá)的抗干擾效果達(dá)到最佳，即智能化雷達(dá)[8]。

智能化雷達(dá)抗干擾技術(shù)的核心即為自動(dòng)識(shí)別干擾類型并自動(dòng)采取抗干擾措施，完成干擾的對(duì)抗。智能化抗干擾體系主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：(1)基于寬帶偵察與窄帶通道的干擾環(huán)境認(rèn)知功能；(2)基于雷達(dá)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的抗干擾技術(shù)；(3)基于干擾分類識(shí)別的干擾措施調(diào)度處理技術(shù)。智能化雷達(dá)抗干擾技術(shù)強(qiáng)調(diào)雷達(dá)抗干擾問題不能依賴于某個(gè)算法或者某個(gè)分系統(tǒng)技術(shù)解決，而是需要雷達(dá)系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)綜合協(xié)調(diào)地解決。在抗干擾的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下，針對(duì)天線、接收、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合抗干擾設(shè)計(jì)，形成一個(gè)優(yōu)化的抗干擾體系，從更高的層次解決雷達(dá)的抗干擾問題。

2.2 被動(dòng)抑制抗干擾

2.2.1 自適應(yīng)波束形成

自適應(yīng)波束形成(ADBF)技術(shù)[9]能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)空間中變化的干擾環(huán)境做出反應(yīng)，自動(dòng)在干擾方向上形成零陷，在濾除干擾信號(hào)的同時(shí)保證了目標(biāo)信號(hào)的有效接收。其核心問題是在某一準(zhǔn)則下尋求陣列的最優(yōu)加權(quán)矢量，具體包括：最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則、最大信干噪比(MSINR)準(zhǔn)則以及最小噪聲方差(MNV)準(zhǔn)則。

如圖2所示，在主瓣干擾場景下，自適應(yīng)波束形成技術(shù)在主瓣內(nèi)形成零陷的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致副瓣電平的升高、主波束變形和波束指向的偏移，進(jìn)而導(dǎo)致輸出信干噪比的下降和虛警概率的急劇增加。同時(shí)，對(duì)于干擾和目標(biāo)在波束主瓣中完全不可分辨的場景，自適應(yīng)波束形成在抑制干擾信號(hào)的同時(shí)也將同等地抑制目標(biāo)回波信號(hào)，所以該技術(shù)無法對(duì)抗自衛(wèi)式干擾及同軸支援式干擾。

圖2 自適應(yīng)波束形成方向圖

2.2.2 阻塞矩陣預(yù)處理法

阻塞矩陣預(yù)處理法[10](BMP)是針對(duì)自適應(yīng)波束形成技術(shù)處理主瓣干擾時(shí)所暴露出的波束變形等缺陷而提出的，其實(shí)質(zhì)就是通過阻塞矩陣對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以顯著抑制主瓣干擾信號(hào)，然后用預(yù)處理后的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)波束形成，這時(shí)接收數(shù)據(jù)中僅有目標(biāo)和副瓣干擾信號(hào)，期望信號(hào)和主瓣干擾在計(jì)算協(xié)方差陣時(shí)對(duì)特征值沒有影響，求出的自適應(yīng)權(quán)值在波束形成時(shí)就不會(huì)在信號(hào)和主瓣方向上形成零點(diǎn)，減弱了信號(hào)相消和主波束變形的問題。

如圖3所示，阻塞矩陣預(yù)處理法能有效地解決自適應(yīng)波束形成引起的主波束變形及副瓣電平升高等問題，但波束峰值偏移依然存在，可以通過自適應(yīng)波束保形(權(quán)系數(shù)補(bǔ)償、白化處理和對(duì)角加載)方法進(jìn)行補(bǔ)償改善。由于阻塞矩陣是利用相鄰天線單元進(jìn)行相消處理抑制主瓣干擾，相當(dāng)于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維操作。雖然降維操作有利于陣列信號(hào)處理算法的工程應(yīng)用，但同時(shí)也會(huì)帶來陣列處理自由度的損失。蘇保偉等對(duì)阻塞矩陣法抗主瓣干擾的性能作了仿真實(shí)驗(yàn)，在目標(biāo)信號(hào)及主瓣干擾的方位角已知條件下驗(yàn)證了該方法的有效性；李榮鋒等將阻塞矩陣法應(yīng)用在強(qiáng)主瓣干擾環(huán)境中，通過引入阻塞矩陣預(yù)處理消除了線性陣列接收信號(hào)中的主瓣干擾分量，結(jié)合自適應(yīng)波束形成算法，同時(shí)解決了主副瓣干擾問題，波束指向偏移量較ADBF方法有所下降。阻塞矩陣構(gòu)建過程中對(duì)主瓣干擾到達(dá)角度的測量精度要求很高，在工程應(yīng)用中，干擾源精確的高分辨或超分辨測角結(jié)果是阻塞矩陣抗主瓣干擾方法應(yīng)用的基本前提。

圖3 預(yù)處理前和預(yù)處理后方向圖

2.2.3 特征投影矩陣預(yù)處理法

特征子空間投影預(yù)處理法[11](EPB)的實(shí)質(zhì)是基于對(duì)陣列數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣特征值的處理，消除雷達(dá)接收信號(hào)中的主瓣干擾分量。特征子空間投影預(yù)處理法的一個(gè)基本假設(shè)是：干擾能量遠(yuǎn)大于信號(hào)和噪聲。陣列天線的接收數(shù)據(jù)中包含了干擾、信號(hào)和噪聲，利用陣列接收快拍數(shù)據(jù)構(gòu)成協(xié)方差矩陣并將其特征值從大到小排序，由于干擾能量遠(yuǎn)大于信號(hào)和噪聲，故可將前面r個(gè)(r為干擾源個(gè)數(shù))大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量張成干擾子空間，后M-r個(gè)小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量張成信號(hào)和噪聲子空間。由于干擾、信號(hào)和噪聲相互獨(dú)立，干擾子空間正交于信號(hào)和噪聲子空間，將數(shù)據(jù)矢量投影到干擾子空間，理論上由于信號(hào)和噪聲在干擾子空間的投影分量為零，故投影分量中將只含有干擾投影分量，再用原信號(hào)減去干擾投影分量即可將強(qiáng)干擾信號(hào)濾除。

特征子空間投影法從空間譜估計(jì)的角度對(duì)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行濾除，同時(shí)不損失陣列自由度。但當(dāng)干擾源個(gè)數(shù)先驗(yàn)信息缺失時(shí)，若干擾特征值個(gè)數(shù)選擇偏少則干擾對(duì)消不充分，干擾特征值選多時(shí)會(huì)將信號(hào)對(duì)消掉。另外，該方法最重要的基本前提是干擾與信號(hào)及噪聲不相關(guān)，當(dāng)不滿足該約束時(shí)必須要對(duì)數(shù)據(jù)矢量進(jìn)行空間平滑的解相關(guān)處理。同時(shí)，特征投影矩陣預(yù)處理法主瓣峰值偏移的情況依然存在，可以通過自適應(yīng)波束保形(權(quán)系數(shù)補(bǔ)償、白化處理和對(duì)角加載)方法進(jìn)行補(bǔ)償改善，如圖4所示。另外，特征投影矩陣預(yù)處理法抑制副瓣干擾效果較差，而且主瓣干擾和旁瓣干擾同時(shí)存在時(shí)，主瓣干擾能量要比旁瓣干擾弱20 dB以上，否則旁瓣干擾的抑制效果就會(huì)變差甚至無法抑制。

圖4 預(yù)處理前和預(yù)處理后方向圖

2.2.4 盲源分離

盲源分離[12]就是在不知道源信號(hào)和傳輸信道參數(shù)的情況下，根據(jù)源信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，僅由觀測信號(hào)來恢復(fù)或分離出源信號(hào)的過程，經(jīng)典算法有快速固定點(diǎn)獨(dú)立成分分析法(FastICA)和特征矩陣聯(lián)合近似對(duì)角化法(JADE)。相控陣?yán)走_(dá)可根據(jù)數(shù)字波束合成技術(shù)，分別基于同時(shí)多波束、和差波束和主輔通道3種模型，產(chǎn)生多路觀測信號(hào)。然后通過去均值實(shí)現(xiàn)所有源信號(hào)相關(guān)矩陣和協(xié)方差矩陣的一致性，再對(duì)觀測信號(hào)進(jìn)行預(yù)白化處理去除各觀測信號(hào)之間的相關(guān)性，最后通過對(duì)白化后的接收數(shù)據(jù)的四階累積量矩進(jìn)行特征值分解(JADE)或是負(fù)熵逼近(FastICA)得到分離矩陣，恢復(fù)出源信號(hào)集合。然而由于盲分離算法的順序不確定性，還需通過設(shè)定的綜合分類器進(jìn)行目標(biāo)和干擾通道的分類識(shí)別，如圖5所示。

圖5 多通道盲源分離抗主瓣干擾流程圖

盲源分離方法需要利用多個(gè)接收通道實(shí)現(xiàn)目標(biāo)回波和干擾信號(hào)的分離，所需通道數(shù)與干擾源和目標(biāo)的數(shù)量有關(guān)，一般情況下要求通道數(shù)不小于目標(biāo)和干擾數(shù)量的總和，所以盲源分離算法需要準(zhǔn)確的干擾源數(shù)量先驗(yàn)信息。盲源分離算法分離效果與目標(biāo)和干擾之間的來向差有關(guān)，對(duì)于非目標(biāo)方向的干擾(壓制式和欺騙式)，都有很好的抑制效果。但隨著來向差異變小，分離效果會(huì)逐漸變差，所以對(duì)自衛(wèi)式主瓣干擾或同軸支援式干擾而言，盲源分離方法無法有效提取出目標(biāo)信號(hào)。

2.2.5 基于波形熵的異步干擾抑制

主瓣內(nèi)高重頻窄脈沖干擾經(jīng)脈沖壓縮后，脈沖寬度被展寬，幅度有所衰減，因此只要選擇足夠大的干擾功率，提高干擾脈沖的重頻，增大干擾脈沖與目標(biāo)的重合概率，窄脈沖干擾就會(huì)具有較好的覆蓋干擾效果。

熵描述了在某一給定時(shí)刻一個(gè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的有關(guān)狀態(tài)的不確定程度，解決了對(duì)信息的量化度量問題，波形熵則是一種借用熵的概念來表征信號(hào)平穩(wěn)度的物理量?；诓ㄐ戊氐漠惒礁蓴_抑制即是基于異步窄脈沖干擾在多個(gè)雷達(dá)脈沖回波之間呈現(xiàn)位置隨機(jī)性的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)異步干擾檢測及抑制的技術(shù)。

對(duì)于某個(gè)距離單元的多脈沖回波，如果是目標(biāo)或正常地物回波，其波形熵的值較大；如果是異步窄脈沖干擾，其波形熵的值較小。通過計(jì)算各距離單元上多脈沖的波形熵值，將計(jì)算結(jié)果和一個(gè)門限進(jìn)行比較，如果波形熵的值小于門限值，則認(rèn)為是異步窄脈沖干擾，做個(gè)干擾標(biāo)記1，最后將干擾標(biāo)記為1的相關(guān)脈沖以最小值或其他規(guī)則輸出，達(dá)到抗異步窄脈沖干擾的功能，如圖6所示。

圖6 基于波形熵異步干擾檢測的干擾抑制流程圖

3 結(jié)束語

本文首先詳細(xì)介紹了相控陣?yán)走_(dá)主瓣干擾的基本概念和抑制難點(diǎn)。然后從主動(dòng)對(duì)抗和被動(dòng)抑制兩個(gè)方向梳理了現(xiàn)有單裝雷達(dá)抗主瓣干擾的方法，著重介紹了代表性成果及其最新進(jìn)展，分析相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)思路及存在的問題。傳統(tǒng)雷達(dá)設(shè)計(jì)時(shí)往往關(guān)注探測任務(wù)，比如探測威力、精度等方面的性能，并沒有針對(duì)可能遇到的干擾場景進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，面對(duì)主瓣干擾的威脅，未來雷達(dá)設(shè)計(jì)必須將反干擾作為設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，從受雷達(dá)體制限制被動(dòng)設(shè)計(jì)抗干擾算法轉(zhuǎn)向由抗干擾技術(shù)和抗干擾需求主動(dòng)引導(dǎo)雷達(dá)設(shè)計(jì)，這樣才能轉(zhuǎn)被動(dòng)為主動(dòng)，更好地滿足復(fù)雜電磁環(huán)境中的探測要求。