灵巧干扰及其对抗技术综述

金珊珊，王春阳，李欣

(空军工程大学 防空反导学院，陕西 西安 710051)

0 引言

随着军事技术的发展，电子对抗技术在现代战争中占据了越来越重要的地位，作为现代防空体系的核心传感器，雷达的干扰与抗干扰技术一直是最热门的研究话题。

现代雷达采用脉冲压缩、脉冲多普勒等新的信号体制，并且在接收机中采用相参接收技术，具有很大的匹配处理增益，能够在很大程度上抑制杂波和非相参干扰。传统的噪声遮盖性干扰，在对新体制雷达进行干扰时，由于无法获得匹配接收的增益，导致大部分的干扰能量都没有得到利用。而传统的噪声干扰，需要更大的干扰功率，才能获得更好的干扰效果，这在工程上造成了较大的困难。在这种背景下，提出了灵巧干扰技术，即利用其与雷达信号匹配的特点，来对抗脉冲压缩、脉冲多普勒等新体制雷达[1-2]。

D.C.施莱赫在其1999年出版的《信息时代电子战》一书中首次提出“灵巧噪声干扰”的概念[3]：“灵巧噪声干扰由干扰机在雷达的中心频率附近发射许多噪声猝发脉冲，它们在时间上与真正的目标回波重叠并且覆盖住目标回波。这种干扰波形没有真正的转发式干扰机的全部效果，但是要求比真正的噪声干扰机更多地了解敌雷达信息，然而，它能比真正的噪声干扰机更好地利用可资利用的干扰能量，而且比较不大可能受SLC和SLB抗干扰技术的影响。”在施莱赫提出灵巧干扰的概念之后，经过10多年的发展，针对不同体制的雷达，电子对抗工作者从灵巧干扰的原理和产生方法、灵巧干扰的效果、灵巧干扰的对抗方法等方面对其进行了研究。

1 灵巧干扰的产生和分类

灵巧干扰信号是一种新的干扰信号形式，在当前技术条件下，主要通过以下2种方法产生灵巧干扰信号：①直接数字合成(DDS)；②利用射频存储器(DRFM)存储雷达信号并进行相应的调制[4]。这2种方法都可以用于产生灵巧干扰信号，但实际中，由于DDS技术需要较多的情报支援，因此当前对灵巧干扰信号产生方法的研究主要是基于DRFM技术实现的。DRFM是把输入的敌方雷达信号变成相应的数字量，保存在数字寄存器中，并根据雷达信号的形式，对其进行相应的处理，以产生与雷达发射波形相匹配的干扰波形，然后再调制为射频发射信号发射出去。

在近年的研究中，通过DRFM技术的应用，研究者们提出了许多产生灵巧干扰信号的方法[5-8]。

1.1 基于噪声调制的灵巧噪声干扰

这种方法将噪声信号与DRFM复制的雷达脉冲信号进行卷积或者乘积调制。此时，干扰信号可以获得目标雷达匹配滤波器的处理增益，在雷达接收机的输出端产生幅度、时间、相位均随机的假目标，并且在时域覆盖住真实目标回波的位置，达到遮盖的效果。其产生原理如下图1所示。

目标雷达信号被干扰机侦察天线接收、放大后，与系统本振混频降至中频，再经A/D采样后分2路，一路送至数字存储器将信号保存起来，另一路送至信号分析器，信号分析器根据分析出的雷达信号特征参数产生控制数据，控制噪声单元产生适当长度和类型的视频噪声。控制电路负责向A/D，D/A发出工作或停止命令，以及控制数字存储器的读写。卷积运算器用来完成信号数据与视频噪声数据的卷积运算，运算结果经D/A转换后成为模拟中频信号，然后再与本振混频后得到射频干扰信号，经功放和天线辐射出去。

灵巧噪声干扰信号可以通过窄带噪声卷积或乘积调制雷达发射信号产生。其调制信号在时域上的起止时间与雷达发射脉冲相同，这种调制后的干扰信号在频域上覆盖回波信号频谱，在时域上产生假目标群，遮盖真实回波的时域波形。这种干扰方式，有效地提高了噪声干扰信号的能量利用率，但是与传统的噪声干扰相比，这种干扰需要存储雷达的脉冲信号，并进行相应的处理，这也就是D.C.施莱赫所说的“比真正的噪声干扰机更多地了解敌雷达信息”。

图1 卷积调制灵巧噪声干扰原理图Fig.1 Schematic diagram of smart noise jamming based on convolution modulation

1.2 基于信号时域和频域变换的灵巧多假目标干扰

这种干扰信号通过对雷达信号进行延时、移频、采样、调相等处理产生，在产生干扰信号的时候，这些相应的处理可以使用一种，也可以组合起来使用以便达到更好的干扰效果。下面对这些处理方法的原理分别进行分析。

1.2.1 信号延时

这种方法产生的灵巧干扰信号在时域通过对雷达信号的脉冲进行复制，并延迟一定的时间转发，信号转发的延迟时间小于雷达的脉冲宽度，通过多次转发形成覆盖真实回波的假目标群，达到“在时间上与真正的目标回波重叠并且覆盖住目标回波”的干扰效果。这种干扰信号与传统的延时转发假目标干扰的区别在于传统欺骗干扰的脉冲延迟时间大于雷达的脉冲宽度，真实目标与假目标在时域的位置是可分辨的。

1.2.2 信号移频

这种方法产生的灵巧干扰信号在频域对雷达信号频谱进行一定的搬移，根据傅里叶变换的性质，这相当于是雷达信号载频上附加对应的干扰频率，同样会在雷达回波附近产生假目标。因而通过控制移频的参量，不仅可以实现假目标干扰，也可通过产生假目标群实现“遮盖”的效果。

1.2.3 信号采样

信号延时和移频方法是通过复制和存储雷达的整个脉宽内的信号来实现的，因此生成的干扰信号在时间上滞后于真实目标回波，这就需要在雷达信号的下一脉冲实施干扰。由于无法保证假目标群与真实目标回波的出现位置相同，故而对干扰信号的控制提出了更高的要求。为了解决这一矛盾，根据采样定理，可以对雷达的脉冲信号进行采样、存储、调制、转发来得到灵巧干扰。通过这种方法产生的灵巧干扰信号不仅可以获得雷达接收机的处理增益，还解决了干扰信号的实时控制问题。

1.2.4 信号调相

信号调相是在雷达信号上调制按照一定规律变化的附加相位。根据傅里叶变换的性质，在时域信号附加一定的相位调制，并不改变信号的频谱结构，只会对信号的频谱进行一定的搬移，通过控制调相的规律，就可以灵活控制假目标的参数。

2 灵巧干扰的实际应用

在相关的文献中，提出了众多灵巧干扰样式，这些干扰样式均是基于上述原理，区别在于应用的信号处理方法和组合方式的不同。下面以当前研究中常见的几种灵巧干扰为例来进行说明，而不再对单纯应用一种信号处理原理的灵巧干扰进行分析。

2.1 信号延时+信号采样

这种组合常见的一种形式是脉冲前沿复制转发干扰。其原理是对雷达脉冲的前沿进行复制，之后进行延时转发，延时的时间小于雷达的脉冲宽度。此外还有一种干扰形式为数字多时延干扰，是根据预定的干扰目的，对雷达信号进行相应采样，之后按照预设的规律进行延时转发。

2.2 信号移频+信号采样

这种组合由于采样方法的多样性，因此衍生出众多的灵巧干扰样式。例如子脉冲调频干扰，这种干扰是将雷达脉冲分为多个片段，之后对每一个脉冲片段进行移频，不仅解决了干扰信号发射时机的控制问题，而且使每一个片段都获得了接收机的处理增益，获得了较好的干扰效果。

2.3 信号调相+信号采样

这种组合的常见干扰样式为等间隔采样调相干扰。这种干扰是在等间隔采样干扰的基础上，对每一个采样片段附加一定的调制相位，使干扰信号获得接收机的处理增益，大大提高了干扰能量的利用率。

2.4 灵巧噪声干扰

常见的干扰样式为卷积调制灵巧噪声干扰。实现方法为：将幅度、相位、间隔均随机的脉冲串与复制的雷达脉冲信号进行卷积，在雷达的下一个脉冲周期对雷达产生影响。通过控制脉冲串的参数，来控制假目标群的参数，达到一种“兼有遮盖性干扰和欺骗性干扰的效果”。

以上是当前研究中常见的灵巧干扰方法,其干扰效果图如图2所示。在下一步的研究中，通过对上一节所述的几种信号处理方法进行组合，并进行不同的控制和处理，就可产生更多的灵巧干扰信号，应用于电子对抗作战。

3 对抗灵巧干扰的方法

3.1 信号鉴别

灵巧干扰的干扰效果是产生大量的随机假目标，这些假目标的产生是利用DRFM复制的雷达脉冲信号，通过一定的调制与控制产生的。在假目标产生的过程中，由于控制方法的不同以及DRFM技术的固有特点，使得真实目标与假目标存在一定的差异，因此可以利用这些差异对灵巧干扰进行鉴别。当前研究中，灵巧干扰鉴别主要有2个方向，一是算法鉴别，二是波形特征鉴别。

3.1.1 算法鉴别

文献[9]和[10]分别提出了利用算法对灵巧干扰产生的假目标进行鉴别的方法。文献[9]提出利用发射验证信号剔除假目标的方案，这种方法根据灵巧干扰信号在雷达信号处理中的输出，发射一个验证信号对检测到的目标进行验证，如果验证信号能在设定的时间内收到，则判定为真实目标，不然就作为假目标剔除，之后进行下一步的验证。文献[10]则根据干扰信号与回波信号在参数上的差异，提取出矩峰度系数、相位门限内概率、特征指数及分数低阶自相关最大值的平均值四个特征进行模糊模式识别，具有较好的识别效果。

3.1.2 波形特征鉴别

DRFM技术在复制、存储雷达脉冲信号时是基于采样定理，由于采样的时候是利用矩形窄脉冲而非严格的冲击函数，因此，DRFM输出的信号与真实雷达回波在时域和频域波形特征上存在较大的差异[11]。在时域上的差异包括脉冲波前后沿坡度差别、脉冲顶部分层差别、脉冲底部封口现象；频域的差异包括杂散信号、寄生信号、调幅信号，如图3，4所示。

图2 几种典型灵巧干扰的干扰效果图Fig.2 Interference effects of some typical smart noise jamming methods

图3 灵巧干扰信号与真实雷达回波信号时域波形区别Fig.3 Time domain waveform distinction between smart noise jamming signal and real radar echo signal

图4 灵巧干扰信号频域波形Fig.4 Frequency domain waveform of smart noise jamming signal

极化域上的差异主要是指瞬时极化散射特性[12]。由于真实雷达回波在发射和接收过程中经过了目标的调制，其瞬时极化特性受到目标特征的影响，而DRFM技术复制、存储、转发的干扰信号则没有这些特征，因此，可以通过回波的瞬时极化散射特性进行识别。

3.2 提高雷达的反侦察能力

通过提高雷达的反侦察能力，可使敌方的侦察接收机难以截获我方的雷达信号，从而难以分析我方雷达的信号参数，也难以储存雷达脉冲信号，使敌方无法实施灵巧干扰。此方法包括降低辐射信号的峰值功率、发射复杂波形的雷达信号、随机频率捷变等。

3.3 雷达信号参数捷变

灵巧干扰信号产生方法的核心是雷达脉冲信号复制。通过雷达信号参数的捷变，可以使敌方的灵巧干扰信号产生的假目标群与真实目标回波在时域上的位置出现不一致，从而能够区分真实目标回波与干扰。这些信号参数捷变措施包括重复周期捷变、极化捷变、脉宽捷变等。由于这些方法能够极大地缩短灵巧干扰信号对雷达的影响持续时间，因此使雷达保持了一定的探测能力。

3.4 通过战术手段削弱灵巧干扰的作用

灵巧干扰通过复制雷达的发射信号形成干扰，由于不同的雷达其工作波形是不同的，即使是同样的型号，其在不同的时刻和工作状态下的发射信号波形也是不同的，这也就意味着灵巧干扰信号每次释放时仅能对一部雷达或者同一个型号的某几个雷达起到干扰效果。对组网雷达而言，当受到灵巧干扰时，网内总是有雷达是可以正常工作的，因此，可以通过雷达组网实现对干扰源的跟踪，从而从源头上消除灵巧干扰的影响。

4 结束语

灵巧干扰是一种新型的干扰样式，对现代雷达的新技术和新体制具有较好的效果。本文分析了当前灵巧噪声干扰的形成方法以及灵巧噪声干扰的种类，并对每种干扰形式进行了分析，最后总结了当前电子对抗领域所提出的对抗灵巧干扰的方法，对今后的研究具有一定的指导意义。

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