姚 旺，叢彥超，孔志杰，趙曉寧，周國峰

(中國運載火箭技術研究院，北京 100076)

0 引言

反艦導彈是現(xiàn)代海戰(zhàn)場的主要作戰(zhàn)武器，雷達末制導系統(tǒng)是反艦導彈實現(xiàn)精確打擊的關鍵與核心，雷達末制導系統(tǒng)雖然具有作用距離遠、全天候使用的優(yōu)點，但是會受到海面、氣象、陸地等自然條件產生的干擾，還將受到目標艦船施放的有源、無源等各項電子干擾。現(xiàn)代艦船編隊具有強大的電子對抗能力，例如美國、歐洲的艦船電子對抗系統(tǒng)就包括MK36(SRBOC)艦載箔條/紅外干擾彈發(fā)射系統(tǒng)、AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)、AN/SLQ-29組合式電子戰(zhàn)系統(tǒng)、NULKA舷外有源誘餌等，能夠發(fā)射箔條干擾彈、紅外干擾彈和箔條/紅外復合干擾彈，可以針對各類雷達釋放有源壓制干擾和欺騙干擾、釋放舷外有源誘餌、進行多種假目標組合干擾。這些多源、復雜電磁干擾環(huán)境可導致反艦導彈雷達末制導系統(tǒng)辨不明、找不準，嚴重影響雷達末制導系統(tǒng)的精確制導能力。隨著電子對抗技術的不斷進步、作戰(zhàn)樣式的不斷豐富，海戰(zhàn)場電磁環(huán)境越來越惡劣，雷達末制導系統(tǒng)對于海戰(zhàn)場環(huán)境的適應能力已成為精確制導領域的一項核心技術，抗干擾技術是雷達末制導領域后續(xù)的重要研究方向[1-2]。

1 國外抗干擾技術發(fā)展現(xiàn)狀

美國通過一系列專項研究計劃以推動雷達抗干擾技術的發(fā)展，例如“微波/毫米波集成電路計劃”、“高靈敏度雷達計劃”等。其中E-3預警機裝備的S頻段AN/APY-2雷達應用脈沖多普勒體制，可以實現(xiàn)目標的全方位探測，為進一步提升雷達的抗干擾能力，該雷達還應用的高脈沖重復頻率、低副瓣增益天線等技術；RADAC極化跟蹤雷達應用虛擬極化處理技術，具備極化抗干擾功能；法國TRS-2140雷達應用全相參體制、數字波束形成、接變頻等技術，大大提升了雷達適應復雜戰(zhàn)場環(huán)境的能力。

隨著大規(guī)模集成電路與多源信息融合技術的發(fā)展，將多種模式導引頭一體化設計，利用多模復合末制導已經成為抗干擾技術的重要研究方向，例如：俄羅斯蚊式掠海反艦導彈采用主被動雷達復合導引頭、瑞典RBS15MK3遠程反艦導彈采用主動雷達紅外成像復合導引頭，該類復合導引頭同時具備兩種以上末制導模式的優(yōu)點，可有效規(guī)避單一末制導模式的局限，顯著提升了末制導系統(tǒng)的抗干擾能力[3]。

2 海戰(zhàn)場環(huán)境典型干擾及應對措施

2.1 海雜波干擾

2.1.1 干擾樣式

雷達在探測海面大型目標時，所接收到的回波信號將同時存在海雜波。通常在高海況情況下，雷達導引頭能探測到目標的最大距離(作用距離)主要受到海雜波強度的影響。另外，雷達導引頭工作頻率、極化形式、導引頭與目標間的相對位置也對雜波強度有一定影響[4-7]。

海雜波歸一化后向散射系數隨著雷達波束擦海角和海情不同而不同，海情越小，海雜波歸一化后向散射系數越小，當擦海角小于一定角度時，海雜波歸一化后向散射系數會急速下降，當入射角大于70°后，海雜波歸一化后向散射系數會急劇增加(如圖1所示)，此外隨著海情增加海雜波歸一化后向散射系數也會增加，從而影響到回波信雜波。

圖1 不同海情下海雜波歸一化RCS曲線

2.1.2 對抗措施

實測海雜波數據表明，海雜波多呈現(xiàn)非高斯分布，因此在強海雜波背景下，可采用自適應匹配濾波的方法實現(xiàn)目標的檢測，具體算法如下。

首先對于海雜波向量的協(xié)方差進行估計：

式中,rn表示檢測單元r附近的N個參考單元接收的回波幅度。

之后開展雜波白化和多普勒導向矢量變化：

式中，pd為多普勒導向矢量，pd=[1,exp(j2πfdTr)，…,exp(j2(P-1)πfdTr)]Γ，多普勒頻率fd∈[-1/(2Tr)，1/(2Tr)]。

由此得到檢測樣本為:

由于目標回波與海雜波的相位特征有顯著區(qū)別，目標回波相位變化具有線性規(guī)律，而海雜波相位無線性特征，可以據此特征將目標與海雜波有效的區(qū)分開，在海雜波干擾下實現(xiàn)目標的可靠檢測。

2.2 抗有源壓制干擾

2.2.1 干擾樣式

噪聲壓制干擾的工作原理是通過釋放大功率噪聲實現(xiàn)對于目標回波的壓制與覆蓋，顯著降低雷達接收機的信噪比，使得雷達系統(tǒng)在強噪聲背景下無法有效進行目標檢測。典型的有源壓制干擾裝備有美軍的EA-18G“咆哮者”電子戰(zhàn)飛機上裝備的AN/ALQ-99F大功率壓制干擾系統(tǒng)。該系統(tǒng)由5個外掛吊艙組成，每個干擾吊艙內裝有2部超大功率干擾發(fā)射機、1部跟蹤接收機及其配套的天線和1部用于供電的沖壓渦輪發(fā)電機。機內其他設備包括數字計算機和顯示器以及由2名操作員操作的控制設備等。

圖2 AN/ALQ-99大功率壓制干擾系統(tǒng)

根據干擾信號中心頻率fJ、干擾信號帶寬BJ與雷達導引頭中心頻率f0、接收機帶寬Br的相對關系，有源壓制干擾可分為瞄準式干擾、阻塞式干擾和掃頻式干擾：

瞄準式：fJ≈f0，BJ=(2～5)Br

掃頻式：BJ=(2～5)Br,f0=fJ(t),t∈[0,T]

實際戰(zhàn)場環(huán)境中干擾機可根據實際需求對以上3種干擾進行組合使用[8-10]。

2.2.2 對抗措施

1)使用捷變頻技術可以有效的對抗有源噪聲干擾，特別是瞄準式窄帶干擾。捷變頻雷達的發(fā)射頻率是隨機跳變的，這種隨機變化對于偵察干擾機來說是一種負擔，若無法實時的檢測出當前信號的頻點并實施干擾，則無法對導引頭進行有效的干擾。

當系統(tǒng)采用捷變頻時，變頻時間間隔為5～10 ms，一般來說偵察系統(tǒng)無法在如此短的時間內作出正確的反應，則當其產生干擾信號時，雷達導引頭已經工作在下一個頻點上，則此干擾機根本無法干擾頻率捷變雷達。即使偵察干擾機能測出并引導干擾頻率，則此干擾機也只能掩蓋比自己遠的雷達目標，而無法掩護干擾機的載艦，因為下一個發(fā)射脈沖的頻率又將改變，干擾機只有在測出新的雷達頻率后才能再次釋放干擾。

2)當雷達末制導系統(tǒng)確認受到噪聲壓制干擾時，則導引頭可放棄目標距離跟蹤，針對噪聲干擾信號進行角度跟蹤。試驗表明強噪聲下，對噪聲干擾進行角度跟蹤性能較好，導引頭提供目標角速度信息，距離信息為預測信息。

2.3 抗箔條干擾

2.3.1 擾樣式

箔條干擾是一種典型的舷外無源干擾，通常由鋁箔條或涂覆金屬的纖維組成，艦船可以通過發(fā)射箔條彈以形成大面積的箔條云，以掩蓋艦船目標或形成大面積假目標，實現(xiàn)對于雷達末制導系統(tǒng)的干擾。箔條干擾成本低廉、制作簡單，在防空、反艦、反導等領域應用廣泛。箔條干擾一般采用兩種作戰(zhàn)方式：沖淡干擾方式和質心干擾方式[11-13]。

圖3 艦船發(fā)射箔條彈

1)沖淡干擾:當艦船偵查到來襲導彈后，向距離艦船較遠的位置發(fā)射箔條彈，形成多個假目標，實現(xiàn)對于真實艦船目標的“沖淡效果”，反艦導彈導引頭開機后將發(fā)現(xiàn)多個假目標，降低雷達跟蹤真實艦船目標的概率。

2)質心干擾:當雷達導引頭穩(wěn)定跟蹤艦船目標后，艦船在較近的位置發(fā)射箔條彈，使得目標與箔條同時位于雷達導引頭的跟蹤波門內，此時艦船向箔條運動的反方向運動，由于箔條回波強于真實目標，雷達導引頭將跟蹤箔條假目標，使得艦船可以擺脫雷達導引頭的跟蹤狀態(tài)。

2.3.2 對抗措施

1)抗沖淡干擾:沖淡式箔條彈爆破后擴散面積不是很大，在一定區(qū)域內集中散布，從雷達導引頭的角度來說，相當于海面上出現(xiàn)了額外的強目標，可誘騙雷達導引頭捕捉箔條，保護艦船的安全，通常來說沖淡箔條的回波強度較強，且箔條云不會彌散在整個天線波束內，箔條的后向散射截面積與艦船的后向散射截面積相當，在距離維度上，可以看作是一個具有擴散特性的目標存在。

為了在搜索階段有效的對抗箔條干擾，可采用增加雷達導引頭的多普勒分辨率的技術手段，利用箔條多普勒擴散特性對目標進行識別，一般來說在有風的情況下，箔條多普勒擴散呈現(xiàn)高斯形狀的分布，多普勒均值接近當前的風速，圖4給出了實測的箔條與艦船的距離與速度譜，從圖中可以看到箔條在兩個維度的擴散明顯大于艦船，從該特性上可以將沖淡箔條加以區(qū)分，而選擇艦船目標。通過試驗分析，利用該特性區(qū)別箔條和艦船的概率可以達到70%以上。

圖4 實測箔條與艦船回波譜

2)抗質心干擾:為對抗質心干擾，當雷達導引頭捕獲目標轉入跟蹤狀態(tài)后，可以天線軸線為中心建立左右兩個角度波門，獲取目標左右角偏差，對其融合處理輸出天線運動角誤差信號。

假設由單脈沖測角得到的角度為θi，i=1，2,…,N,N為測量值數目，角度波門寬度為θw，則左右波門的角度測量為：

通過融合處理分別輸出左右角偏差：

θL=f(θi)，θi∈ΩL

θR=f(θi)，θi∈ΩR

對偏差進行融合處理：

2.4 抗艦載欺騙干擾

2.4.1 干擾樣式

欺騙干擾是一種艦船自防御技術，包括距離假目標和距離拖引干擾。干擾機通過捕獲彈載末制導主動雷達的距離跟蹤波門，產生一個最初和目標真實回波脈沖相重疊的虛假脈沖，而且該虛假脈沖功率強于真實回波脈沖，隨后，干擾機逐漸移動該虛假脈沖，把距離波門從真實目標距離上拖引開，然后停止拖引，致使末制導雷達丟失目標，以此來干擾雷達的正常工作。圖5為當前美軍裝備在大部分驅逐艦上的最先進的AN/SLQ-32(V)艦載電子干擾系統(tǒng)[14-16]。

圖5 AN/SLQ-32(V)系統(tǒng)

2.4.2 對抗措施

對抗欺騙干擾主要可以使用以下幾種策略：

1)采用重頻與載頻同時捷變頻技術，使得距離拖引信號只能向遠距拖引，干擾系統(tǒng)無法預知雷達導引頭將要使用的重頻或載頻，為了保證干擾的有效性，只能產生距離上大于目標真實距離的假目標回波，因此拖引只能向遠處拖引。實際情況中導彈始終是向目標接近的，可以將距離變遠的信號判決為干擾信號，直接舍去。

2)應用雙波門跟蹤法，其工作原理為：導引頭跟蹤目標時目標速度的變化范圍有限，因此當跟蹤波門速度超限時可判定受到欺騙干擾；當系統(tǒng)無干擾時產生一個與跟蹤波門移動速度一致的模擬波門，當判定系統(tǒng)受到干擾后立即放棄真實波門而采用模擬波門；當判斷干擾消失后則繼續(xù)使用真實波門，采用此方法可以有效對抗欺騙干擾。

2.5 抗舷外有源干擾

2.5.1 干擾樣式

舷外有源干擾主要為舷外應答式干擾，用于導引頭的跟蹤階段，根據偵測到的雷達導引頭的發(fā)射信號，進行波形存儲與轉發(fā)；也可以模擬輻射源工作，對被動雷達導引頭形成假目標。圖6為“納爾卡”(Nulka)誘餌彈，是美、澳聯(lián)合開發(fā)的一種有源雷達誘餌系統(tǒng)，能有效地全天候保護海軍艦艇對抗反艦導彈。該系統(tǒng)可用作艦艇多層防御系統(tǒng)的一部分，也可作為獨立系統(tǒng)部署[17-20]。

圖6 納爾卡誘餌彈

2.5.2 對抗措施

對抗舷外有源欺騙式干擾可采用空域抗干擾方法，假設導引頭由N個子陣天線組成，天線接收數據中包含干擾、信號和噪聲，N個子陣在t時刻接收到的信號數據矢量為：

式中，x(t)為天線接收到的N×1維數據矢量，S(t)為接收到的干擾和目標回波信號，f(θ,φ)為天線方向圖，n(t)為N×1維噪聲矢量；αR,sub和αT,sub分別為目標回波信號N×1維接收矢量和發(fā)射矢量。

對上式協(xié)方差矩陣進行特征值分解：

式中,Us表示前K個特征值對應的特征矢量構成的干擾或信號子空間矩陣，Λv表示剩余N-K個特征值構成的對角陣，Uv由剩余的N-K個特征值對應的特征矢量構成的噪聲子空間陣。

構造空間譜函數為：

分別在方位向進行0～360°、俯仰向進行0～90°上進行譜峰搜索，將P(θ,φ)的峰值作為干擾或目標的角度估計值，剔除干擾信息，實現(xiàn)抗舷外干擾的效果。

3 結束語

海戰(zhàn)場環(huán)境中存在的復雜自然干擾與人為電磁干擾對反艦導彈的精確末制導提出了極大的挑戰(zhàn)。本文基于國外先進雷達抗干擾技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，針對性的分析了海雜波、有源壓制干擾、箔條干擾、艦載欺騙干擾、舷外有源干擾等多種干擾特性，并提出了相應的對抗措施，可以一定程度上提升反艦導彈雷達末制導系統(tǒng)的抗干擾能力，對于反艦導彈末制導系統(tǒng)的設計具有一定的工程指導意義。