低空雷达的智能抗干扰技术研究∗

孟宪猛

1 引言

随着电子战的快速发展，电子干扰呈现出多样化、智能化和综合化等特点，对雷达的工作环境构成严重威胁，造成雷达检测性能严重下降，直接影响到雷达的生存和作战能力。另外低空、超低空突防已成为各国夺取制空权的基本战术手段，电子干扰技术与低空突防相结合给低空雷达带来严峻的挑战［1～2］。

目前，低空雷达系统具有副瓣对消、副瓣匿影、捷变频等多种抗干扰措施，已无法满足战场迅速变化的电磁环境，主要表现在以下几个方面［3～6］：

1）雷达抗干扰措施的选取以人工操作为主，自动化程度低；

2）雷达对外部的环境感知不够，未能对干扰的类型进行准确识别；

3）对于电子干扰，雷达的抑制性能有限；

4）低空雷达面临强地杂波，严重影响低空目标探测性能。

为保证低空雷达的探测能力，应对外界复杂的电子干扰和强地杂波干扰，增强其低空探测性能，减少雷达探测盲区，需要对低空雷达的智能抗干扰技术进行研究。

2 低空雷达智能抗干扰技术

由于电子干扰的多样化和智能化特点，雷达往往需要根据外界的电子干扰变化，能够自适应选取抗干扰措施和综合运用多种抗干扰措施，实现智能化抗干扰。低空雷达智能抗干扰技术有效地借鉴了认知雷达的技术［7～8］，使得雷达与外界环境的不断交互和学习，获取外界环境的信息，通过对外界环境的感知，识别雷达干扰类型，采取反干扰措施，并对雷达抗干扰性能进行评估，评估结果为抗干扰措施的再优化提供支撑，根据雷达目前的主要任务，统筹雷达系统资源，实时调整雷达参数和控制，完成雷达的抗干扰，使雷达的抗干扰性能和工作性能处于最佳状态，其主要架构如图1所示。

雷达抗干扰问题的解决，不仅需要有效选择各种抗干扰措施，还需要雷达系统的进行反干扰设计。在反干扰的设计准则下，对发射、接收、信号与数据处理等分系统进行综合反干扰设计，形成一个闭环系统，有效地解决雷达的抗干扰问题。

图1 低空雷达的智能抗干扰技术架构

3 关键技术

低空雷达抗干扰的关键技术主要包括：干扰感知、抗干扰措施的决策、抗干扰性能评估和系统的反干扰设计。

3.1 干扰感知

干扰感知是雷达对外界干扰环境的感知，形成实时干扰态势图，主要包括干扰有无感知、方向感知和干扰类型判别，为针对性选取抗干扰措施提供支持，是雷达实现智能化抗干扰的前提。低空雷达具有独立的宽带侦察通道，可以全面、快速地了解干扰在整个雷达工作带宽的分布，干扰的时频变化特点，将宽带侦察通道与主通道相结合，实时对雷达工作区域内干扰信号的频率、幅度、方位等参数进行测量，并进行干扰信号频域、时域、空域的特征分析，依据这些特征参数进行干扰类型识别。

3.2 抗干扰措施的决策

抗干扰措施的决策是针对不同类型的干扰，选取合适的反干扰措施进行反干扰，使得雷达的反干扰性能达到最优。由于干扰形式的多样性与复杂性，对应的抗干扰措施选取也会发生相应的变化，需形成发干扰策略，可以满足多种复杂的战场环境［9］。

对于低空雷达，分析系统具有的抗干扰措施，分析每种抗干扰措施能对抗什么类型的干扰和能达到的效果，并反向每种干扰雷达所具有对抗措施，将干扰类型与对应的反干扰策略对应起来，如图2所示。

图2 干扰类型及抗干扰措施

对于雷达系统，抗干扰措施的选取策略也是一个关键部分，建立一个动态知识库，用于存储、调度和更新各种类型的先验知识。通过动态知识库不断优化策略，寻找可以应对多种复杂场景的反干扰策略。低空雷达反干扰的主要手段采用基于“博弈论”的反干扰策略［8，10］，将各种因素量化加权，演变为可以使用计算机计算的量化因素，从而可以采用计算机分析求解复杂的应对策略。

3.3 抗干扰性能评估

抗干扰性能评估是通过建立全面的、多层次的评估指标与理论体系，完成在干扰环境下雷达干扰措施的效果评价［11～12］。抗干扰措施中进行合适的选取，既要使雷达的抗干扰性能达到最佳，又对雷达的工作性能影响较小。

雷达需要根据主要任务，在不影响当前工作模式的条件下，针对当前受到的干扰能提供哪些抗干扰措施，效果能否满足要求，是否需要调集更多资源，舍弃其它部分性能，采用效果更好的措施，需要雷达系统制定相应判断准则，并对抗干扰效果进行评估，评估结果为抗干扰措施的再优化提供支撑，形成闭环反馈。

3.4 系统的反干扰设计

从雷达系统出发，在雷达天线、发射、接收、信号处理和数据处理设计中均贯彻反干扰的设计理念。

1）天线反干扰设计

天线是雷达与辐射空间之间的转换器，通过天线的反干扰设计降低雷达接收干扰的强度，在天线方面的反干扰设计主要是设计超低副瓣天线、高增益天线、窄波束天线等。

2）发射反干扰设计

雷达的发射反干扰设计是主动反干扰技术的重要体现，通过低截获波形和复杂波形设计、发射波形优化等，使干扰设备难以截获雷达发射信号，增加信号的侦察难度。发射反干扰设计的主要措施如下：

（1）波形优化设计。建立波形库，通过外界干扰感知，获得实时干扰态势分布，从波形库里自适应的选择某个波形或波形参数的值，优化设计发射波形，对干扰进行反匹配，达到抑制干扰的目的。

（2）增加掩护脉冲。在雷达的工作信号前或后，发射一个掩护脉冲，扰乱干扰机转发，达到掩护工作频率的目的。

（3）低截获波形。雷达采用多脉冲积累或者长脉冲工作方式，使得雷达空间电磁辐射功率有效下降，干扰设备不易察觉。

（4）波形的复杂性。通过设计多种复杂波形，使雷达具有波形的捷变能力，增加干扰设备对信号的侦察难度。

3）接收反干扰设计

接收反干扰设计主要是设计宽动态范围接收机、瞬时自动增益控制电路、近程增益控制电路、抗饱和电路等，降低干扰信号对目标信号的检测。

4）信号和数据处理反干扰设计

信号和数据处理是雷达系统的关键部分，信号与数据处理反干扰设计主要有以下几个方面：

（1）自适应波束置零、副瓣匿影、副瓣对消等抗干扰措施应用；

（2）脉压、滤波、点迹凝聚和航迹处理等精细化处理，提升强杂波背景下，目标检测能力；

（3）采用基于知识辅助的智能信号处理，利用外界的知识信息，通过智能信号处理，有效地抑制强地杂波，提升低空目标的检测和跟踪能力。

4 结语

随着信息技术的发展，雷达干扰形式多样化，要求雷达能够适应外界复杂变化的电磁环境。本文对低空雷达智能抗干扰技术进行研究，重点对雷达的干扰感知、抗干扰措施决策、抗干扰性能评估及反干扰设计等关键技术进行了详细阐述。低空雷达的智能抗干扰技术可以有效地对抗各种电子干扰和地杂波，使雷达的抗干扰性能和低空探测性能得到提升。

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