謝登召，蔣路華，沈佳琪

(中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第八研究院，江蘇 揚(yáng)州 225101)

0 引 言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的海戰(zhàn)已發(fā)展成為海、空、網(wǎng)、電等跨域協(xié)同的多維立體戰(zhàn)。反艦導(dǎo)彈作為信息化海戰(zhàn)中的重要武器裝備，是水面艦艇面臨的主要威脅之一，其發(fā)展一直受到世界各國(guó)的關(guān)注。為了有效應(yīng)對(duì)反艦導(dǎo)彈的威脅，世界各國(guó)的水面艦艇均裝備有艦載電子對(duì)抗系統(tǒng)，其中以美軍的AN/SLQ-32電子對(duì)抗系統(tǒng)為主要代表。而目前正在研制中的AN/SLQ-32(7)電子對(duì)抗系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的有源電掃陣列(AESA)技術(shù)，大幅度提升了對(duì)反艦導(dǎo)彈的干擾能力，這給反艦導(dǎo)彈突防作戰(zhàn)的有效實(shí)施帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

目前，電子對(duì)抗系統(tǒng)主要采用切片組合干擾，通過(guò)將采樣的雷達(dá)信號(hào)調(diào)制后放大再轉(zhuǎn)發(fā)給雷達(dá)進(jìn)行干擾。這種干擾樣式兼具壓制性和欺騙性的特點(diǎn)，能夠?qū)走_(dá)的目標(biāo)檢測(cè)造成巨大威脅。而對(duì)于切片干擾的抑制，王存衛(wèi)等人提出基于發(fā)射驗(yàn)證信號(hào)來(lái)剔除干擾的方法，不過(guò)該方法不能適應(yīng)快速響應(yīng)的干擾機(jī)。韓博文等人提出結(jié)合分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(FrFT)與分?jǐn)?shù)階域?yàn)V波的抗切片組合干擾方法，但該方法會(huì)帶來(lái)干擾抑制后目標(biāo)主瓣展寬等問(wèn)題。王曉戈等人提出基于時(shí)域?yàn)V波信號(hào)重組的抗切片組合干擾方法，該方法能降低距離旁瓣對(duì)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的影響，但抑制過(guò)程中會(huì)損失目標(biāo)能量。張亮等人提出基于快慢時(shí)間域處理估計(jì)干擾參數(shù)來(lái)重構(gòu)干擾信號(hào)，通過(guò)對(duì)消實(shí)現(xiàn)干擾抑制，但估計(jì)干擾信號(hào)可能會(huì)引入新的干擾。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種基于重頻隨機(jī)捷變的切片組合干擾抑制方法，首先對(duì)切片組合干擾的產(chǎn)生原理進(jìn)行建模，然后對(duì)基于重頻隨機(jī)捷變的切片組合干擾抑制方法進(jìn)行理論分析，最后進(jìn)行數(shù)值仿真。本文的研究結(jié)果對(duì)提高反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)抗干擾能力具有一定的參考意義。

1 切片組合干擾的數(shù)學(xué)模型

切片組合干擾的信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程如圖1所示，首先用等間隔的矩形脈沖串對(duì)雷達(dá)信號(hào)()進(jìn)行采樣，得到干擾樣本信號(hào)()，此為斬波階段；然后通過(guò)若干次的復(fù)制填充處理，使干擾樣本信號(hào)全完填充滿(mǎn)右側(cè)相鄰的空時(shí)隙，并生成干擾信號(hào)()，此為交織階段。

圖1 切片組合干擾的信號(hào)產(chǎn)生示意圖

假設(shè)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為線性調(diào)頻(LFM)脈沖信號(hào)，信號(hào)表達(dá)式為：

(1)

式中:為脈沖寬度；=為調(diào)頻斜率；為信號(hào)的帶寬；為信號(hào)載波頻率。

設(shè)干擾的采樣脈沖串為:

(2)

式中:為采樣脈沖寬度；為采樣周期；?為卷積符號(hào)；(·)為沖激函數(shù)。

于是可以得到采樣后的信號(hào)為：

()=()()

(3)

通過(guò)復(fù)制，可以得到切片組合干擾的表達(dá)式為:

(4)

圖2為通過(guò)切片組合干擾產(chǎn)生的干擾信號(hào)時(shí)域波形，這個(gè)干擾信號(hào)通過(guò)雷達(dá)脈沖壓縮處理后，其結(jié)果如圖3所示。

圖2 干擾信號(hào)的時(shí)域波形

圖3 干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖壓縮后的輸出

由圖3可以看出，經(jīng)過(guò)雷達(dá)脈沖壓縮處理后，在目標(biāo)后產(chǎn)生大量密集的假目標(biāo)群，這將給雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)和跟蹤帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。為此，需要采取具有針對(duì)性的抗干擾措施。

2 基于重頻隨機(jī)捷變的干擾抑制算法

盡管目前的雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備已具備精確復(fù)制雷達(dá)脈內(nèi)信息產(chǎn)生相干干擾的能力，但當(dāng)前的干擾技術(shù)產(chǎn)生器必須通過(guò)重頻跟蹤器來(lái)跟蹤和預(yù)測(cè)雷達(dá)下一時(shí)刻的發(fā)射信號(hào)。因此，可以通過(guò)重頻隨機(jī)捷變來(lái)破壞其對(duì)雷達(dá)的跟蹤和預(yù)測(cè)，進(jìn)而抑制干擾。假設(shè)雷達(dá)共發(fā)射了個(gè)脈沖，脈內(nèi)調(diào)制為線性調(diào)頻，載頻為，對(duì)應(yīng)的慢時(shí)間為，則重頻隨機(jī)捷變雷達(dá)信號(hào)模型可以表示為:

exp(j2π(+))

(5)

式中：為慢時(shí)間；=(-1)+()Δ,為平均脈沖重復(fù)周期，Δ為最小重頻捷變間隔，()∈{1,2,…,}，表示重頻捷變序列；=，為調(diào)頻斜率，為信號(hào)帶寬，為脈沖寬度。

基于重頻隨機(jī)捷變的干擾抑制算法流程圖如圖4所示。具體為當(dāng)識(shí)別到干擾存在時(shí)，立即改變雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期(PRT)，而干擾機(jī)由于不能實(shí)時(shí)跟上雷達(dá)PRT的變化，這樣干擾信號(hào)和目標(biāo)回波信號(hào)的相對(duì)延時(shí)會(huì)發(fā)生改變，雷達(dá)接收機(jī)可以根據(jù)發(fā)射信號(hào)的PRT將回波信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)對(duì)齊，然后再通過(guò)脈沖積累、門(mén)限處理等手段抑制切片組合干擾。

圖4 干擾抑制算法流程

3 數(shù)值仿真

根據(jù)上述理論模型進(jìn)行數(shù)值仿真，仿真中所選取的參數(shù)如下：帶寬120 MHz，脈寬20 μs，重頻的平均值為10 kHz，載頻為18 GHz，信號(hào)的脈內(nèi)調(diào)制方式為線性調(diào)頻(LFM)，目標(biāo)位于50 km處，目標(biāo)的信噪比為-15 dB，積累脈沖數(shù)目為256個(gè)，干擾信號(hào)為切片組合干擾。圖5為雷達(dá)脈沖壓縮處理前后的結(jié)果。

圖5 雷達(dá)脈沖壓縮處理前后的結(jié)果

由圖5可以看出，在脈沖壓縮之前，回波信號(hào)存在非常強(qiáng)的噪聲和干擾；經(jīng)過(guò)脈沖壓縮以后，噪聲得到抑制，但目標(biāo)周?chē)源嬖趶?qiáng)干擾，這時(shí)若不采取抗干擾措施，則很難實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。

圖6和圖7為經(jīng)過(guò)重頻隨機(jī)捷變進(jìn)行干擾抑制前后的雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤距離和跟蹤誤差曲線。

圖6 跟蹤距離

圖7 距離跟蹤誤差

由圖6和圖7可以看出：當(dāng)不存在干擾時(shí)，雷達(dá)能夠穩(wěn)定跟蹤50 km處的目標(biāo)，距離跟蹤誤差基本可以忽略；當(dāng)存在切片組合干擾時(shí)，雷達(dá)的跟蹤被破壞，雷達(dá)跟上了干擾，此時(shí)距離跟蹤誤差約為340 m，這對(duì)于反艦導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)打擊已失敗。當(dāng)采取抗干擾措施后，干擾沒(méi)法破壞雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，盡管干擾能夠影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，但此時(shí)跟蹤誤差僅在10 m左右。這對(duì)于艦船這種大型目標(biāo)來(lái)說(shuō)，跟蹤精度可以滿(mǎn)足要求，因此可以完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)切片組合干擾的抑制方法開(kāi)展研究，提出一種基于重頻隨機(jī)捷變的干擾抑制算法。該算法通過(guò)改變雷達(dá)的PRT來(lái)破壞干擾機(jī)的跟蹤，然后再通過(guò)脈沖積累、門(mén)限處理等手段抑制干擾。數(shù)值仿真結(jié)果表明，當(dāng)采用該算法后，切片組合干擾無(wú)法破壞雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，距離跟蹤誤差從干擾抑制前的340 m降低至將近10 m。本文的研究結(jié)果對(duì)于提高反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)抗干擾能力具有一定的參考意義。