电子对抗中雷达侦察系统的设计与能力分析

何树权 郭雷平 王宁

(1.西安电子工程研究所 西安市 710100;2.中国兵器科学研究院 北京市 100083)

1 概述

在雷达对抗领域，关于雷达信号的截获及其应用，主要有雷达告警、信号侦察、情报侦察三个基本的划分［1］。雷达告警需要的灵敏度和虚警率低，作为威胁告警手段，识别雷达跟踪信号并判断威胁对象类型，在多元信息融合的基础上进行对抗决策，目前主要技术措施仍是宽带瞬时测频接收机，主要发展趋势是采用数字化侦察告警技术;信号侦察通常直接服务于电子干扰，所需灵敏度比较高，对信号的信噪比要求高，需要较强的威胁识别与判定能力;情报侦察可以利用尽可能多的便利条件以最大限度地截获和识别辐射源信息，着重日常侦察，完善辐射源数据库的情报信息。

情报侦察主要用于战略目的，针对预警机、指挥控制飞机、星载SAR 成像雷达，以及各类战术目标，以最强的截获能力积累尽可能多的电磁威胁信息，以指导信号侦察、雷达告警设备的工作;信号侦察需要及时辨识威胁对象、未知类对象，以实现对干扰资源的引导，通常应用于压制掩护类或是自卫干扰类设备;雷达告警往往直接控制反制类的对抗手段，比如诱饵、箔条弹等。

2 雷达电子侦察系统发展的主要方向

信息化战争的主要内容之一是信息战，而雷达对抗又是其中最为重要的部分。雷达广泛分布于陆海空天平台，在动目标检测与识别、高分辨远距成像和制导与火控等方面应用甚广，由雷达信号所形成的电磁环境相当复杂，一个区域内雷达电磁环境所包含的波形、能量、频段、分辨力、扫描特性、信号瞬时性与时变性、工作模式及状态等相当多样，唯有借助大量不同类别、广泛部署、分布组网的电子侦察手段，通过雷达信号、雷达情报两个层面的信息融合，才有可能得到全面的目标分类识别能力，再借助网络手段引导具体设备或平台实现准确的威胁判断，并采取相应的软硬对抗措施。

目前情报侦察、信号侦察和雷达告警类型的设备之间还缺乏强有力的战术组织与系统应用，各军兵种及其主战平台上多样化的雷达侦察能力还缺乏网络化的体系对抗实践，相关的应用技术开发相对滞后［2］。解决这一困局的思路主要有:

a.各种电子侦察手段组网与多层次的信息融合;

b.战略上优先发展情报侦察类设备，协调发展压制掩护能力;

c.强化各种自卫类手段及分层次的防御能力;

d.强化各种自卫类手段及辅助进攻的能力;

e.强化各类作战平台的威胁分类、识别与判定能力。

本文重点围绕情报侦察、信号侦察、截获能力、体系对抗能力等几个雷达电子侦察技术发展的主要方向展开分析和讨论，结合作者多年的工作实践和理论探索，提出了若干前沿技术及其实现方法。

3 雷达电子侦察能力的表征

表征雷达电子侦察能力的主要设备指标或技术包括:天线增益、截获概率、系统灵敏度，以及信号参数测量、辐射源数据库和雷达信息融合等［3-4］。

天线增益与截获概率之间的矛盾比较突出，情报侦察大多使用高增益的天线来提升副瓣截获能力，天线增益越高则瞬时空域覆盖能力越差，使得系统截获概率越低;对于信号侦察类设备，相比情报侦察其截获能力的要求将大大提升，相应地空域管理、频域管理、时域管理能力要求越高。为解决这一矛盾，电子侦察领域也在积极采用数字波束形成技术(DBF)，在高增益和瞬时空域覆盖能力之间求得平衡。

系统灵敏度概念目前还不统一，可以认为应包含天线增益、模拟接收机灵敏度和数字化得益等三个部分，用于完整表征可截获最小信号的能力。由于信号参数测量的目的不同，可达的系统灵敏度也有较大区别。对于情报侦察，系统灵敏度可以做得足够高，有利于辐射源数据库的积累，其信号参数测量的时效性、类型以及精细化程度可能受到影响;而信号侦察要求对雷达波形相对完整的截获，其系统灵敏度会受到一定的制约。

4 系统灵敏度的设计

当前电子侦察的信号检测能力主要有两个部分合成，一个是天线增益，一个是数字化得益。当采用DBF 技术时，数字化处理过程会更加复杂，需要经历DBF、信道化、相关处理和积累处理四个主要环节;其中信道化与DBF 的先后顺序，主要看中频带宽，若带宽过大已经影响到波束形成增益，则需要调整两者的次序;另外，信道带宽的划分和接收灵敏度是相互制约的两个因素，使用可变带宽数字信道化结构对不同带宽信号能够实现准匹配接收。相关处理利用噪声和信号的自相关特性不同，通常仅考虑单一信道多脉冲的互相关处理，主要依靠经验截取相关时间，但雷达自身的相参得益一般比较难以获得，对于动目标表现为MTD 得益，对于地面静目标经常使用SAR 或是步进频一维高分辨处理，这时也可以进行一定的非相参积累。积累处理算法的设计与检测前辐射源信号的先验信息直接相关。在已知辐射源脉冲重复频率的前提下，可以通过多个脉冲间包络积累的方式提高检测性能，这种方式类似于雷达接收系统中的非相参积累方法。当没有辐射源信号参数的条件下，采用包含信道间恒虚警处理的二次检测方法同样可以改善信号的检测性能。

通常对单一信道的相关处理，可以获得比雷达脉内得益略低的增益水平，主要是匹配滤波的样本遭到来自系统外和系统内的各种噪声的污染，而后续的积累处理也有类似的损失。对于一个理想的情报侦察系统，即数字域的计算能力、存储能力和动态范围是不受限制的，则其极限的数字化得益相比雷达自身的匹配处理，只有少量损失，此时的侦察能力既便是放弃天线增益，也可以经由副瓣截获以获得相比雷达作用距离远得多的侦察距离。因此，为获得所需要的侦察能力，可以在天线增益和数字化得益之间进行较大范围的指标平衡，数字化得益的处理环节越多，往往雷达信号测量参数的损失也越大，这种平衡的把握，一般应按照截获距离、信号参数测量的丰富性、资源代价来统筹考虑。

对于任何一个实际的情报侦察系统，主要受到两方面的限制，一个是数字域的存储、交换与计算能力限制(简称资源代价)，一个是信号侦察动态范围的限制。对于前者，随着数字芯片性能的不断提升，将逐渐得到克服;但后者的限制主要需要通过任务规划的方式来解决，使得满足不同检测水平的数字化得益管理方法与复杂电磁环境信号动态范围相适应。

从雷达告警到情报侦察，不同层次的数字灵敏度要求大致所需的数字域动态范围在70dB 左右，考虑到天线增益的变化，通常也可达到50dB(包括主副瓣的典型范围)的水平，总的系统动态范围达到了120dB，这也说明，情报侦察的系统灵敏度设计十分复杂，射频与中频的线性动态范围限制，使得其与电磁环境的匹配性需要依据任务特点来决定，同时这也为精确把握电磁斗争提供了坚实的技术基础。

5 截获概率的设计

雷达电子侦察系统的截获概率主要与频域、时域、空域三维的截获概率有关。通常情报侦察系统具备副瓣截获的能力，此时截获概率主要取决于频域遍历次数、空域遍历次数，而驻留时间以统计的雷达相参处理时间为基准，这与非相参结合部分相参的侦察信号相参处理手段相适应，相应地以截获时间为截获概率的度量方法，通常频域遍历时间可以控制在1s 以内，主要制约来自于空域遍历次数，若采用DBF 技术，在天线增益与资源代价之间取得平衡，则总的截获时间与空域遍历次数成正比，一般应控制情报侦察的截获时间在30s 以内比较好。

以2～18GHz 的情报侦察系统为例，中频带宽为400MHz，天线增益取在15dB 以上，则DBF 需要面对的单元数在32 个以上，全向采用机械扫描或者四面阵覆盖，频域遍历次数40 次，统计的雷达相参处理时间为32ms，空域遍历次数需要4 次，则总的截获时间为5s左右。因此，对于情报侦察系统，降低截获时间要求，可以减少DBF资源代价，可以将侦察资源更多分配到信号检测与参数估计、形成波束数量等方面，从而得到更高的辐射源信号参数与测向精度。

6 体系对抗能力的主要生成模式分析

雷达告警、信号侦察与情报侦察这三种雷达电子侦察手段之间的信息融合问题是体系对抗能力的依据，雷达信息融合要按照双站或多站定位、空域分辨匹配、频率分辨匹配和时域对准来进行［5］。信息融合的目的在于划分出威胁辐射源及其威胁程度、作战意图［6］。

对于情报侦察而言，主要的电子情报应是预警机、指挥控制机、防空系统的制空引导雷达、SAR 监视雷达和远程情报雷达等，同时还有对主要电磁斗争的监视与识别，尤其是远程压制支援类的电磁行动，随着高功率微波武器的实用化，强电磁脉冲也是重点监视对象［7，8］。

体系对抗能力需要以通信网络数据链的交互为基础，以情报侦察的战略级电磁态势把握为支柱，通过对辐射源的实时跟踪和数据库共享，具体引导压制支援、自卫电子对抗、雷达告警的相关活动，将较大的预警时间优势通过网络、任务链转化为具体进攻和防御的任务能力。

7 结束语

本文在雷达电子侦察技术与能力需求多样性分析的基础上，依据近些年雷达对抗在工程实践与理论演进两个方面的现状，总结了雷达电子侦察技术发展的主要方向，重点就情报侦察的系统灵敏度设计、截获概率设计以及体系对抗能力生成模式等核心问题进行了分析。结合作者多年的工程实践和理论探索，指出高系统灵敏度与截获概率之间是可以协调设计的，但必须要按照任务需求处理好大的信号动态范围，并需要开发具体的应用技术，以便将情报侦察能力自顶向下运用到体系对抗能力的生成中。

［1］熊群力，陈润生，杨小牛，田宏.综合电子战［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［2］张锡祥，肖开奇，顾杰.新体制雷达对抗导论［M］.北京：北京理工大学出版社，2010.

［3］David Adamy.电子战原理与应用［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［4］Richard G.Wiley.电子情报-雷达信号截获与分析［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［5］王小谟，匡永胜，陈忠先.监视雷达技术［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［6］王小谟，张光义，王德纯，金林.雷达与探测［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［7］雷历，石星，吕泽均，梁德文.侦察与监视［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［8］Tomson-CSF Radar ＆ Counter Measures，Wes Treads in ESM/ELINT Airborne Sensors［J］.European Mircowave Conference，1998，28th.