抗海面箔条干扰技术

姚 远，刘 磊，赵丽娟

(1.西安建筑科技大学信息与控制学院，陕西西安 710055;2.61623部队财务科，北京 100093，3.内蒙古科技大学电子信息工程学院，内蒙古包头 014101)

抗海面箔条干扰技术

姚 远1，刘 磊2，赵丽娟3

(1.西安建筑科技大学信息与控制学院，陕西西安 710055;2.61623部队财务科，北京 100093，3.内蒙古科技大学电子信息工程学院，内蒙古包头 014101)

由于箔条具有使用简单、价格低廉等特点，箔条弹在海战中使用频繁。针对箔条弹可对雷达进行有效干扰的问题，文中以箔条云回波的频谱展宽效应特征为出发点，通过统计频谱宽度的方法区分舰船目标和箔条云。实验证明，在海战情况下，该方法可以有效地达到抗箔条干扰的目的。

箔条;箔条干扰;频谱展宽效应

由于箔条具有使用简单、价格低廉、干扰效果明显等特点得到广泛应用［1］，例如在第4次中东战争中，由于舰船目标投放了箔条弹，爆炸后形成的箔条云团形成假目标，严重影响了制导导弹雷达的正常搜索和跟踪，从而影响了制导导弹对舰船目标的精确打击。

在现代海战中，根据反舰导弹的工作方式，箔条干扰的主要方式可分为冲淡式干扰和质心式干扰两种。对于低分辨雷达仅在时域完成对箔条假目标的识别较困难，这是因为在箔条散开后，形成箔条云团的RCS比正常的舰船目标RCS大，易使雷达将其当作目标检测识别出来。如果箔条云团滞留在空中时间较长，舰船在箔条掩护下进行快速机动规避后，利用相关性提取回波时域的特征参量已不明显，而采用航迹记忆法抗箔条容易在方位和距离上产生较大偏差，难以真正达到抗箔条的效果［2］。

为能够有效地达到抗箔条干扰，实现精确打击的目的，文中利用箔条回波的频谱展宽效应，通过统计目标回波的频谱宽度，识别区分出箔条目标和舰船目标。文中该方法简称为“频谱展宽识别法”。实验证明，该方法可以有效地达到抗箔条干扰的目的。

1 箔条云和舰船的频谱特征

1.1 箔条云的频域特征

在箔条云的形成过程中，由于箔条受到多种外力的作用，如重力、风、大气阻力以及箔条自身总量的不均衡等特点，箔条在下降过程中总是以一定的倾角旋转，旋转方向与重力方向形成一定的夹角。由于箔条是由镀金属纤维丝构成，重量轻且密度小，所以箔条在下降过程中的转速为＜10 rad/s，因此可以说箔条的运动是箔条自身转动和扩散过程中平动的组合。箔条的平动引起的多普勒频移为

其中，雷达和箔条连线上箔条速度的投影用v表示。

由于箔条在下降过程中，受到多种外力的作用，箔条的速度会不断起伏，这个起伏的变化引起v不断变化，这个变化又使得各箔条回波的频率产生差异，最终导致箔条云回波信号在频域上有一定的展宽。

1.2 舰船目标的频域特征

相对于运动复杂的箔条云，舰船是刚体结构，运动比较单一，没有箔条云那样的扩散运动。在理想情况下，舰船可以当作一个散射点目标看待，因此它的频谱不存在展宽效应。

2 频谱展宽识别法

频谱展宽识别法以舰船目标的运动速度较为单一、箔条云的水平运动较复杂的特性为基础。由于频谱可以直接反映出物体的运动特性，因而物体的运动特性也会直接反映在物体的回波频谱上。箔条云由于箔条的运动特性，在水平速度分量上会产生频谱展宽相效应，所以箔条云的频谱一般来说谱峰展宽较宽;而相对于舰船目标，由于运动速度比较单一，在频谱上一般只有单一的较窄的谱峰，因此，通过统计信号的回波频谱宽度，可以用来有效地区分舰船目标和箔条云。

图1 频谱展宽识别法流程

雷达回波信号经过下变频、相参积累、恒虚警(CFAR)后，可以有效得到目标回波信号频谱。在有效统计范围内，通过统计记录被聚心后，目标所占据的多普勒单元数，其采用的依据如下

式中，SPW为统计的目标谱宽值;Mn为统计范围内参考量的幅度;Tr为幅度统计门限，一般利用恒虚警门限。

通过记录下超过虚警门限的谱线个数，可以得到目标或箔条云回波信号的谱宽。如图1所示En、Fn分表示某时刻最强回波信号的功率谱线所在的距离维单元和多普勒维单元内。对处于不同重频周期距离单元En内的回波信号，在多普勒维Fn范围内进行过门限统计，统计后得到的数Wn为当前检测信号谱宽，如果谱宽Wn大于门限Tn，该回波信号为箔条云;如果谱宽Wn小于门限Tn，则该回波信号为舰船目标。

3 仿真

(1)试验数据是中频数据，雷达发射信号为

式中，Re表示取实部;f0是信号的中心频率。

(2)数字下变频的作用是去掉信号的中心频率，使信号成为零频信号。信号下变频后对信号进行低通滤波处理，滤掉高频部分。图4所示为回波信号下变频滤波实现过程。

其中，SI(t)为回波信号的同向分量，SI=u(t)cos Ø(t);而SQ(t)为回波信号的正交分量，SQ=u(t)sin Ø(t);复包络U(t)包含了信号的全部信息，U(t)=SI+jSQ。本文采用的箔条回波信号和舰船回波信号如图1和图2所示，回波信号经过下变频滤波后，再对信号有用的本分进行抽取，抽取后波形如图5和图6所示。

图5 箔条云原始数据下变频后时域波形图

图6 舰船原始数据现变频时域波形图

(3)信号的脉压处理是为了同时增加雷达的作用距离和分辨力，对于大时宽积信号有D=τ·B≫1。其中，τ表示脉冲的脉宽;B表示雷达信号的带宽。信号的脉压处理主要是对信号进行匹配滤波，其中匹配滤波器频率响应为

(4)信号经过相参积累后就能清晰的看到信号的时间信息和多普勒信息。图7和图8为箔条云和舰航回波信号相参积累后波形图。

(5)恒定的虚警概率可以获得可预知且稳定的目标检测性能，为达到这个目的。实际信号的信杂比只能通过对实际数据进行估计得到，相应的调整检测门限可以获得所期望的虚警概率 PFA。恒虚警率(CFAR)处理器是指可以获得恒定虚警概率PFA的检波处理器。从图9和图10中可以看出，信号值小于恒虚警检测门限C的信号，值变为零。对于恒虚警处理，其参考门限参值可从以下两种方式得到，通过m个相邻单元数据求平均值得到值C1，或通过经验值获得一刀切门限C2，最终的恒虚警门限可以通过对两者的比较得到。

(6)通过对目标信号进行一系列处理过程后，再对目标特征值进行统计，目标特征值统计是对目标信号进行多普勒宽度的统计。最后，依据箔条云在多普勒维占据的单元数较多作为判断依据，判断该信号是舰船目标还是箔条云。

如图9所示，箔条云回波信号经过恒虚警后留下的回波信号，在多普勒维占据的单元数超过所规定的箔条多普勒门限，因此，认为该回波信号为箔条云的回波信号。如图10所示，舰船回波信号经过恒虚警后留下的回波信号，在多普勒维上占据的单元数没有超过箔条多普勒门限，因此，可以认为该回波信号为舰船目标回波信号。由此可以看出，提出的方法可以有效地区分箔条云和舰船目标。

4 结束语

针对箔条干扰常用的两种干扰方式，即冲淡式干扰和质心式干扰方式进行抗箔条干扰的仿真。仿真次数为50次，其中成功分辨出箔条云41次，失败9次。仿真数据表明，采用该方法抗箔条干扰的成功率达82%，即提出的抗箔条云干扰的方法可以稳定、有效地起到分辨箔条云的作用，达到抗箔条干扰的目的。

［1］夏桂芬，朱淮城，苏宏艳.调频步进频末制导雷达抗箔条干扰研究［J］.雷达科学与技术，2009(1):14－17.

［2］刘世敏.箔条干扰的特征及其实测数据分析［D］.西安:西安电子科技大学，2009.

［3］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安:西安电子科技大学出版社，2003.

［4］付伟.箔条干扰原理及其技术［J］.火控雷达技术，2002，31(3):5 －9，22.

［5］丁鹭飞，耿富录，陈建春.雷达原理［M］.北京:电子工业出版社，2009.

［6］侯振宁.箔条干扰技术研究［J］.舰船电子对抗，2002，25(4):7－10.

［7］贾鑫，郭桂蓉.反舰导弹末制导雷达抗箔条干扰的一种方法［J］.舰船电子对抗，1998，(3):21－23.

Anti-Jamming Technology for Chaff on the Sea

YAO Yuan1，LIU Lei2，ZHAO Lijuan3
(1.School of Information and Control，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an，710055，China;2.Department of Finance，Unit 61623，Beijing 10093，China;3.Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 041010，China)

Due to the simplicity and low price of chaff，the chaff shell is frequently used in naval battles.Because the chaff shell can interfere with radar effectively，this paper studies the method of distinguishing the target of a fighting ship from Chaff Cloud based on the Spectral expansion effect of the chaff cloud.This method can effectively carry out the purpose of anti-chaff-jamming in naval battles.

chaff;chaff jamming;spectral expansion effect

TN972

A

1007－7820(2012)08－035－04

2012-03-01

姚远(1986—)，女，硕士研究生。研究方向:信号与信息处理。