基于DRFM的欺骗干扰与压制干扰技术研究

李彦栓，潘理刚

(中国电子科技集团公司第38研究所信息对抗部，安徽合肥 230088)

雷达在现代战争中发挥着重要作用，是防空预警和武器引导的重要情报来源。随着武器装备技术的发展，对雷达的干扰技术和抗干扰技术研究受到更多地重视。目前对雷达干扰方法主要有压制干扰和欺骗干扰。压制干扰的实现方式一般有宽带噪声、噪声调频、宽带扫频干扰等方式，其实质是采用大功率的干扰信号降低目标回波信号的信噪比，压制敌方雷达的威力范围;欺骗干扰的实质是干扰机模拟产生雷达目标信号，使雷达检测到虚假目标，破坏雷达对真实目标的检测和跟踪，其实现方法一般有脉冲前沿复制、移频干扰等 DRFM 干扰方法和 DJS干扰方法［1－3］。

现代雷达广泛使用大时宽带宽积信号，以降低雷达峰值发射功率和提高雷达的距离分辨力，由于脉冲压缩处理技术可使目标回波信号获得几十dB的信号处理得益，使得传统的噪声类压制干扰方法要达到同样的压制系数，需要更大的干扰输出功率。DRFM可以对雷达信号进行长时间的相干存储，能获得雷达的脉冲压缩处理得益，是干扰现代相干体制雷达的高效方法。本文研究了DRFM干扰原理和工程实现方法，并在此基础上提出一种采用密集假目标方法进行欺骗干扰和压制干扰的方法。

1 信号模型

在目标检测中，目标的距离分辨力与雷达发射信号的带宽成正比，因此为提高雷达的距离分辨力，现代雷达系统广泛使用大时宽带宽积的信号，如线形调频信号、相位编码信号、非线性调频信号。由于宽带的线性调频信号产生和处理均较容易，容易获得较大的脉压信号处理得益，且技术成熟，所以在雷达系统中线性调频信号使用较为常见。

线性调频信号是通过非线性相位调制或线性频率调制获得大时宽带宽积。其信号模型为

式中，A为脉冲幅度;τ为脉冲宽度;fc为发射信号载频;k=为线性调频斜率;B为信号带宽;rect)为矩形函数，其表达式为

2 DRFM密集假目标干扰的实现方法

DRFM技术是针对现代相干体制雷达的有效方法，其工作过程是雷达干扰设备首先通过侦察接收机截获雷达辐射信号，并将信号样本附加多普勒频移后存储在存储器中，然后根据干扰策略，在适当的时间将干扰信号发出，在特定的距离上形成假目标，对雷达进行干扰［4］。系统组成框图如图1所示。

图1 DRFM干扰系统组成

基于DRFM技术的延时叠加是生成密集假目标干扰信号的一种简便高效方法，其将截获的雷达射频脉冲，按照一定时间间隔进行延时叠加，然后将此和信号在干扰触发脉冲的作用下连续转发多次，便可在一定距离范围内产生大量的具有固定距离间隔的假目标干扰信号［5－10］。假设雷达脉冲宽度为 N × ΔT，ΔT为延时叠加时间。雷达射频脉冲如图2所示。

图2 雷达脉冲信号示意图

按照时间间隔ΔT进行延时叠加生成的和信号如图3所示。

图3 干扰信号延时叠加示意图

将此和信号连续转发M次形成的干扰信号，经雷达脉冲压缩处理后便可在M×ΔT×C/2的距离范围内产生大量假目标，假目标之间的距离间隔为ΔT×C/2。多次转发形成的干扰信号的等效形式如图4所示，其形成的假目标个数为N+M－1。

3 目标检测CFAR处理

地面对空情报雷达一般采用MTI工作模式进行目标检测和跟踪，目前采用数字阵列体制的相控阵雷达是其中的主力，其信号流程为中频数字化、数字波束形成、脉冲压缩、MTI处理和CFAR目标检测。

图4 延迟叠加产生假目标原理

脉冲压缩就是对接收信号进行匹配滤波处理，其滤波器具有时延－频率特性，延迟时间随频率变化，从而实现脉冲内各频率分量在时域被积叠，即压缩，形成幅度增大、宽度变窄的脉冲信号。

MTI处理是指利用杂波抑制滤波器来抑制各种杂波，提高雷达信号的信杂比，以利于运动目标的检测。在雷达工程实现中MTI处理一般是采用重频参差的多脉冲对消处理方式消除盲速，以优化MTI滤波器的速度响应曲线，比如四脉冲对消或五脉冲对消处理。然后将MTI处理后结果与CFAR门限比较，检测是否有目标存在。为降低单个脉冲的信噪比需求，雷达一般在一个波位上发射多个脉冲，然后对多组对消处理结果进行M/N准则检测输出。

CFAR处理是对需要进行目标检测的单元内的噪声和干扰电平进行估计，并根据估计值设置门限，再与该检测单元进行比较来判断是否有目标存在。CFAR处理可以保持信号检测时的虚警率恒定。CFAR处理方法有CA－CFAR、SO－CFAR、GO－CFAR、WCA－CFAR等方法，他们的区别是在不同的杂波背景下确定最优的检测门限，但其本质都是用于检测单元相邻的一组参考距离单元内的采样值来估计杂波功率，工程实现的方法是在被检测单元前后各取M/2个参考单元，然后按一定算法作杂波功率估计。因此，在产生密集假目标干扰信号时，若假目标的距离间隔较大，假目标输出的MTI结果落在距离较远的距离单元上，则输出的干扰信号不会抬高雷达CFAR门限，在雷达显示器上将出现大量的假目标点迹;若假目标的距离间隔较小，则假目标MTI输出将落在计算CFAR门限的参考单元内，雷达CFAR门限将迅速提高，在雷达显示器上将出现少量假目标点迹，雷达也难以发现真实目标，此时密集假目标干扰就变成了压制干扰。由于DRFM可以获得雷达的信号处理得益，为达到相同的压制系数，所需的干扰功率将比噪声压制干扰机节省几十dB，是一种高效的压制干扰方式。

4 理论仿真

设雷达信号参数为:采用LFM信号，调频带宽B=0.5 MHz，脉冲宽度T=100μs;雷达为三变T，脉冲重复周期分别为［3 100，3 300，3 500］μs，在一个波位上发射12个脉冲，MTI处理采用四脉冲对消，对基带复信号的采样时钟为1 MHz。

CFAR处理选择单元平均恒虚警算法，检测单元前后间隔一个保护单元后各取10个距离单元作为参考单元进行杂波功率估计。虚警概率Pfa=10－8，根据虚警概率公式计算得到单元平均恒虚警检测门限Y式中，M=20为取的参考单元个数;Z为参考单元去平均得到的杂波估计;k0为常数;Y为CA－CFAR检测门限。一个波位的12个脉冲经过四脉冲对消处理产生9个MTI结果，与各自的恒虚警门限比较后进行5/9检测，每个距离单元上若有5次以上过门限，则判定有目标存在。

在雷达200 km位置通过延迟叠加方法产生密集假目标干扰信号，延迟时间间隔设为20μs或10μs，进行仿真实验。

(1)延迟叠加间隔为20μs(对应20个距离单元)，将叠加结果连续转发5次，仿真结果如图5～图6所示。

图5 MTI结果与CFAR检测门限

图6 CFAR后5/9检测结果

(2)延迟叠加间隔为10μs(对应10个距离单元)，将叠加结果连续转发10次，仿真结果如图7～图8所示。

图7 MTI结果与CFAR检测门限

图8 CFAR后5/9检测结果

从以上仿真结果可以看出，当假目标间隔大于计算CFAR门限所取的保护单元个数的1/2时，密集假目标没有抬高CFAR检测门限，经过检测处理将会形成假目标点迹;当假目标间隔小于计算CFAR门限所取的保护单元个数的1/2时，假目标MTI结果抬高CFAR检测门限，雷达将既检测不到假目标也检测不到真实目标。

5 结束语

基于DRFM技术产生的干扰信号可以获得雷达的脉冲压缩处理得益，降低了干扰设备的辐射功率需求，为干扰现代相干体制雷达提供了有力的技术手段。本文在DRFM干扰的原理基础上，提出一种通过延迟叠加方法进行密集假目标干扰和压制干扰的方法。这种方法不仅可以灵活控制假目标的间隔和假目标的数目，而且在工程实现中可以节省样本信号的存储容量和设备体积。理论分析和仿真结果证明，文中基于DRFM的干扰方法具有良好的应用效果。

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