基于距离波门压缩的无线电引信抗海杂波干扰技术

陈小霞, 朱建平, 李玉钊

（北京遥感设备研究所,北京 100854）

基于距离波门压缩的无线电引信抗海杂波干扰技术

陈小霞, 朱建平, 李玉钊

（北京遥感设备研究所,北京 100854）

为避免无线电引信超低空飞行受海杂波干扰而引起早炸等问题,提出一种距离波门压缩的方法。经验证,此方法通过压缩、释放、维持引信高度支路的检测距离,能有效地将海杂波抑制在引信作用距离外,提高引信目标检测的准确性和可靠性,增强引信作战能力。

无线电引信；海杂波；抗干扰

0 引言

舰空导弹的超低空性能主要取决于导弹的制导系统和引信两方面的综合性能,而引信的超低空性能是导弹超低空性能的关键部分。舰空导弹攻击超低空掠海目标时,海杂波对无线电引信产生较为严重的干扰作用,导致无线电引信误动作。因此,无线电引信对海杂波有无良好的对抗能力是决定舰空导弹是否有良好超低空作战能力的重要因素之一。

无线电引信接收到的海面回波信号严重干扰目标信号,强的海面回波信号往往会淹没真正的目标信号,且目标信号只有在目标进入引信天线波束主波束范围内才存在,而海面回波信号会出现得更早,将一直持续到引信工作结束。因此,如何克服强的海杂波影响,是引信超低空工作的技术关键。

1 海杂波对引信的影响

对舰空导弹而言,海杂波是一种主要的环境干扰信号。海面杂波的散射由大量散射单元组成,由于海面的起伏,这些散射单元之间产生激烈的相对运动,改变了引信与各散射单元之间的相对运动,使得各散射单元回波间的相对相位出现变化,导致合成的回波随时间变化。海杂波散射强度与地理因素、海面起伏情况和无线电引信参数有关。

工作在低空状态的无线电引信对海面低飞目标工作时,会接收到较强的海面回波信号。海杂波对无线电引信的危害极大,其主要影响有：

a）海杂波散射信号强度常高于目标反射信号强度,目标信号被淹没在强杂波背景中,当海杂波信号频率落入引信信号处理通带时,引信可能会距目标较远时起爆,即“早炸”；

b）当海杂波信号频率不能落入引信信号处理通带时,强海杂波可能使引信接收机饱和,从而使引信失去对较小目标回波信号的放大作用,即“瞎火”；

c）海杂波的出现,改变了引信输入与接收机输出的信杂比,从而使引信的启动特性受到破坏,导致引信与战斗部的配合效率大为降低。

为避免无线电引信因海杂波干扰而早炸等问题,本文提出了一种距离波门压缩的方法,在弹目交会过程中,实时跟踪海面回波信号,调整引信的距离波门,使引信的作用距离与海面始终保持一定的安全距离,将海杂波截止于引信作用距离波门之外,提高引信准确检测目标能力。

2 距离波门压缩方法

2.1 距离波门与引信作用距离

引信发射单元在向空间辐射探测脉冲的同时,向引信接收单元发送同步脉冲信号,接收单元利用同步脉冲信号为时基,产生具有一定宽度的距离波门信号。无线电脉冲引信利用距离波门的宽度,决定引信的最大作用距离。

根据公式R=（c*Nτ）/2,R为引信的最大作用距离,τ为距离波门的宽度,N代表波门个数。

图1 导弹飞行检测图

在弹目交会过程中,引信接收单元的高度测量单元不断测量引信距海面的高度,根据引信距海面的高度h调整引信的作用距离,即R=f（h）。当引信距海面的高度h越小,引信作用距离R越小。如图1导弹飞行检测图所示,当引信距海面的高度为h1时,引信距离波门个数N1,对应的引信作用距离为R1；当引信距海面的高度为h2时,调整引信距离波门个数为N2,对应的引信作用距离为R2。随着引信距海面高度h的降低,引信的距离波门N不断减少,以保证目标回波信号能够进入引信的作用距离内,但海杂波不能进入引信的作用距离。

2.2 波门压缩实现过程

图2 引信低空状态示意图

图2所示是引信向下飞行时检测目标和海面的示意图。在低空状态下,引信的下底天线包含高度表的功能,同时检测目标和海面,所以将多个距离波门一部分作为引信支路用于检测目标,另一部分作为高度支路用于检测海面测量高度,两部分作用距离动态此消彼长。

引信根据下底天线高度支路的测高结果,分为高度搜索状态、高度截获状态、高度截获后距离波门压缩,减小了检测距离。具体过程如图3所示。

图3 引信低空检测海面过程图

当引信进入到低空目标检测模式,高度支路首先设定为高度搜索状态,如图3中状态A。初始设置目标支路的检测范围为1～波门（g-1）；高度支路的检测范围为波门g～波门m。此时,引信支路在1～（g-1）波门区间进行目标信噪比计算和检测,高度支路在g～m波门区间进行海面的信噪比计算和检测。

图4 高度搜索状态

高度支路采用过门限检测方法检测海面信号,当波门k检测到过门限信号,就截获此波门,引信进入到高度截获状态,截获波门为k,如图3中状态B。

为了更好地隔离海面杂波不进入引信目标检测区间,进入高度截获状态后,在引信支路和高度支路之间设置p个波门作为保护区间。保护区间p的宽度与导弹下降速度有关,当导弹下降速度越大,保护区间的宽度取值越大,最小取值应不小于2个波门。

引信在高度k截获状态下,保护区间P为min［g,（k-p）］～（k-1）波门。

图5 高度截获状态

引信下底天线的高度支路继续进行海面的信噪比计算和检测,并逐帧更新k、p的状态值,如图3中状态C、D。波门k截获后海面检测的区间为min［g,（k-p）］～k波门。

如果保护区间P的下限（k-p）≤（g-1）,则引信支路D进行作用距离压缩,如图6所示。

图6 距离波门压缩状态

在高度截获状态,引信支路D进行目标检测的信噪比计算和检测。

当前帧的保护区间P和截获波门k作为下一帧信号的海面检测测高区间,对此区间进行检测,以确定对高度距离进行压缩或释放或维持。

3 海面模拟结果

模拟引信掠海飞行的情况,引信飞行高度如图7所示,引信距离波门的宽度τ为50 ns,则根据R=（c*Nτ）/2,可观测得到高度支路测量的海面高度和海面截获波门的动态变化情况。随着引信距海面的高度起伏,记录引信截获波门动态压缩、释放、维持跟踪的结果显示如图7所示,其中横轴为时间t/s。

图7 模拟的海面截获波门动态变化图

从图7可见,导弹从距海面300 m高度向海面靠近,在t=51 s处引信距海面200 m,海面进入引信作用距离检测范围内,高度支路检测到海面目标,此时截获波门为27。随着导弹距海面高度不断减小,在t=51 s～75 s,海面截获波门从27逐渐压缩为12波门。在t=75 s～88 s段导弹在海面上100 m处平行飞行,距海面高度不变,则海面截获波门不变,维持跟踪状态。在t=95 s～105 s段,导弹距海面高度从75 m增加至115 m,海面截获波门释放。

通过模拟表明,引信能快速稳定实现对海面的截获、跟踪以及释放的功能,模拟过程中引信没有误启动,达到了设计效果。

4 总结

运用距离波门压缩的方法能及时检测海面,并灵活地压缩、释放和维持高度支路的检测距离,有效地将海杂波抑制于引信目标检测范围之外。基于数字控制的测高方式,可提高测高的精度和测量的灵活性,并增强了目标检测的准确性和可靠性,从而提高引信低空作战能力。

［1］张中南,王富宾,张卫峰.舰空导弹雷达引信抗干扰技术研究［J］.制导与引信,2005,（3）：24-27.

［2］路明,林涛,赵曦.无线电引信抗海杂波干扰技术分析［J］.探测与控制学报,2007,（4）：35-41.

［3］周春花,李冀刚.无线电脉冲引信海面回波建模及仿真［J］.制导与引信,2010,（9）：18-22.

［4］刘跃龙,张艳.超低空引信技术综述［J］.制导与引信,2010,（11）：1-6.

［5］张戎,路明.超低空导弹引信抗海杂波干扰的信号提取方法［J］.航天电子对抗,2009（2）：8-10.

The Technology of Radio Fuze Antijamming Sea Clutter Based on the Range Gate Compression

CHEN Xiao-xia, ZHU Jian-ping, LI Yu-zhao
（Beijing Institute of Remote Sensing Equipment,Beijing 100854,China）

In order to solve the sea clutter jamming problems of extra-low altitude of radio fuze,presents one method of range gate compression.Proven,this antijamming method could suppress sea clutter out of fuze distance effectively by compressing,releasing and keeping the detection range of fuze height branch.So that,it improves the accuracy and reliability of fuze target detection,and enhances the combat capability greatly.

radio fuze；sea clutter；antijamming

TJ434.1

A

1671-0576（2014）01-0021-04

2013-10-15

陈小霞（1987-）,女,助理工程师,硕士；朱建平（1980-）,男,工程师；李玉钊（1979-）,男,高级工程师,均从事无线电引信的研究。