单脉冲末制导雷达舷外有源雷达诱饵检测研究

杜晓宁，张树森，王腾飞，郭卫波，矫林，孙朋朋

（1.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；2.中国人民解放军91851部队，辽宁葫芦岛125000；3.中国人民解放军91880部队，山东胶州266300）

单脉冲末制导雷达舷外有源雷达诱饵检测研究

杜晓宁1，3，张树森1，王腾飞2，郭卫波3，矫林3，孙朋朋3

（1.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；2.中国人民解放军91851部队，辽宁葫芦岛125000；3.中国人民解放军91880部队，山东胶州266300）

舷外有源雷达诱饵通过与舰船形成双目标非相干干扰，对单脉冲末制导雷达的角跟踪系统产生真正的角度欺骗，影响反舰导弹对舰船的可靠跟踪。单脉冲末制导雷达接收机输出信号在一定条件下近似为高斯分布，采用GLRT方法可以对舰船和诱饵进行检测。

单脉冲；舷外有源雷达诱饵；高斯分布；GLRT方法

0 引言

末制导雷达作为反舰导弹末制导阶段重要的制导设备，是反舰导弹能否成功打击目标的关键所在。舷外有源雷达诱饵是舷外对抗设备新的发展方向，具有作战方式使用灵活、作战效能高的特点，对反舰导弹的生存构成了严重威胁。进行末制导雷达抗舷外有源雷达诱饵干扰技术的研究，提高末制导雷达抗舷外有源雷达诱饵干扰的能力，是当前迫切需要解决的军事前沿问题。

1 单脉冲末制导雷达测角原理

为了提高打击精度和抗干扰能力，目前的反舰导弹末制导雷达主要采用单脉冲测角体制。振幅和差式测角是常用的单脉冲测角方法，其原理是发射时采用两个相同的波束且两波束部分重叠，接收时信号作和差处理。若目标处于两波束等信号轴方向，则两天线接收到的信号等强度；否则一个天线收到的信号强，另一个天线收到的信号弱。通过比较两个天线接收到信号的强弱来确定目标偏离等信号轴方向的程度，以此得到目标所处的方向。

单平面内振幅和差式单脉冲雷达原理如图1所示，发射机产生的信号被送至和差比较器的Σ端，1、2端输出等幅同相的激励信号，由两个馈源天线调制后进行发射。接收回波时，两馈源将接收到的回波脉冲信号分别送至和差比较器的l、2端，其中，Σ端两信号相加，输出和信号；Δ端两信号反相相加，输出差信号。和差两路信号分别经过混频、中放后，差信号被送入相位检波器，和信号分为三路：一路通过检波视放后送入自动距离跟踪系统作测距用；一路为中放提供自动增益控制信号；另一路与差信号一样被送入相位检波器作为基准信号，输出角误差信号，送至伺服系统，控制天线完成角度跟踪。

2 舷外有源雷达诱饵干扰原理

由于单脉冲末制导雷达能够通过瞬时比较两个或多个目标的回波信号振幅的比值完成对目标定向，因此对单脉冲末制导雷达施加单点源干扰（干扰源置于舰船上），不论采用何种干扰样式，干扰效果都不够理想。对抗单脉冲末制导雷达必须对其角跟踪系统产生真正的诱骗才能有效。舷外有源雷达诱饵质心干扰是目前最为有效的破坏单脉冲雷达测角体制的干扰形式。

图1 振幅和差式单脉冲雷达原理图

舷外有源雷达诱饵质心干扰的机理是双目标非相干干扰，当反舰导弹末制导雷达锁定目标舰船后，末制导雷达进入跟踪阶段，天线波束中心对准舰船回波能量中心，舰船侦察系统发现反舰导弹来袭，选择合适时机，发射舷外有源雷达诱饵弹至预置地点后，舷外有源雷达诱饵开机，搜索和转发舰载侦察系统加载的末制导雷达信号，由于被转发的信号与真实舰船回波处于同一个分辨单元内，末制导雷达将跟踪舰船与诱饵的等效能量质心，如图2所示，随着反舰导弹逼近舰船和诱饵，如果诱饵的回波功率强于舰船回波功率，反舰导弹将逐渐偏离舰船逼向诱饵，从而达到保护舰船不被反舰导弹袭击的目的。

图2 舷外有源雷达诱饵质心干扰示意图

3 末制导雷达接收机输出信号概率分布

假设舰船目标的RCS符合Swerling IV模型，舷外有源雷达诱饵转发末制导雷达信号，因此舷外有源雷达诱饵的回波幅度可以假设与舰船目标的回波幅度具有相同的统计特性，等效RCS同样符合Swerling IV模型，回波幅度αi均服从如下分布：

当2个Swerling IV型目标位于单脉冲雷达波束内时，接收机各通道的输出信号可建模为：

式中：xi=αicosφi，yi=αisin φi，i=1,2；接收机噪声服从如下高斯分布：

回波相位φi服从[0,2π)的均匀分布，由于αi与φi相互独立，因此αi，φi的联合概率密度函数为：

文献[1]推导得SI的概率密度函数为：

其中，SQ，DI，DQ的概率分布具有相同的推导过程，SQ与SI具有相同的概率密度函数，DI与DQ具有相同的概率密度函数。将式（7）中的分别替换成即可得到DI与DQ的概率密度函数表达式。

式（7）表示的概率分布相当复杂，难以用现有的检测算法进行处理。然而根据概率论的知识可知，多个独立同分布的变量和趋近于高斯分布，若把式（7）近似为高斯分布，那么就可以采用广义似然比检测（Generalized Likelihood Ratio Test，GLRT）方法[2]对2个Swerling IV型目标进行检测。

记两目标回波功率比为：

则式（7）可写为：

假定SI可近似于如下高斯分布：

通过仿真实验研究f(SI)与fg(SI)的近似条件，影响近似程度的主要因素是两目标的功率比λ以及目标的信噪比。图3显示了在不同λ及信噪比下，输出信号SI的概率分布曲线的近似情况。

图3 不同的λ及信噪比下SI的概率分布

通过仿真发现两目标的功率比λ在0.2～5之间，即两目标功率相差7 dB以内时，f(SI)可由fg(SI)近似，特别是当两目标功率相等（λ=1）时近似程度最好。此外，当目标信噪比较低时，f(SI)也可由fg(SI)近似。输出信号SQ,DI,DQ也同样近似于零均值的高斯分布。

舷外有源诱饵在对抗末制导雷达时，与舰船目标回波的功率比一般满足0.2～5范围的要求，因此可以认为舷外有源诱饵与舰船目标的回波符合高斯分布，进而可以采用高斯条件下的检测算法对舰船目标和舷外有源诱饵进行检测。

因此，在上述近似条件下，GLRT方法理论上可对2个Swerling IV型目标进行检测。下面通过仿真实验来验证近似高斯分布的条件下，GLRT方法对2个Swerling IV型目标检测的有效性。

4 仿真实验

仿真实验分为4组，4组仿真中舰船和诱饵目标的功率之和不变，即总信噪比不变（均为16 dB）。第一组中，两目标功率相等，信噪比均为13 dB；第二组中，舰船目标的信噪比为12.8 dB，诱饵目标的信噪比为14.9 dB，两目标的功率比λ=0.6；第三组中，舰船目标的信噪比为10.8 dB，诱饵目标的信噪比为15.8 dB，两目标的功率比λ=0.3；第四组中，舰船目标的信噪比为7 dB，诱饵目标的信噪比为16.5 dB，两目标的功率比λ=0.1。4组实验中两目标都对称地位于天线轴两侧，脉冲积累数为10；进行Monte Carlo试验50 000次，4组实验的检测概率如图4所示。

由图4可以看出，4组仿真实验中，GLRT方法对2个Swerling IV型目标的检测概率略低于对目标近似分布的检测概率。当两目标功率相等时，具有最大的检测概率，如4（a）所示；而当两目标功率相差较大时，检测概率最低，如4（d）所示，这是由于此时接收机输出信号的概率分布已经不能近似为高斯分布，但采用GLRT方法仍具有较好的检测性能。

图4 两个Swerling IV型目标的检测结果

5 结语

舷外有源雷达诱饵质心干扰对末制导雷达形成角度欺骗，末制导雷达接收机输出信号的概率分布在一定条件下近似为高斯分布，可以采用GLRT方法对舰船和诱饵进行检测。仿真结果表明，在舰船和诱饵目标的功率相差不大时，接收机输出信号可以近似为高斯分布，并且采用GLRT方法对舰船和诱饵目标进行检测时具有较好的检测性能。

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Study on outboard active radar decoy detection of monopulse terminal guidance radar

DU Xiaoning1，3，ZHANG Shusen1，WANG Tengfei2，GUO Weibo3，JIAO Lin3，SUN Pengpeng3
（1.Department of Electronic and Information Engineering，Naval Aeronautical Engineering Institute，Yantai 264001，China；2.Unit 91851 of PLA，Huludao 125000，China；3.Unit 91880 of PLA，Jiaozhou 266300，China）

The dual-objective non-coherent interference is formed by outboard active radar decoy and ship，which may generate the true angle deception to the angle tracking system of the monopulse terminal guidance radar，and affect antiship missile on reliable tracking of the ships.The output signal of the monopulse terminal guidance radar receiver is approximate to Gaussian distribution under a certain condition，so GLRT method can detect the ship and decoy.

monopulse；outboard active radar decoy；Gaussian distribution；GLRT method

TN95-34

A

1004-373X（2015）23-0016-04

10.16652/j.issn.1004-373x.2015.23.005

杜晓宁（1981—），男，硕士研究生。主要研究方向为精确制导和电子战技术。

树森（1965—），男，教授。主要研究方向为导弹对抗与反对抗。

2015-05-26