复杂电磁环境下现代雷达抗干扰技术研究

中国电子科技集团公司第三十八研究所 汪 玮

0 引言

现代雷达面临的主要干扰威胁包括有源干扰和无源干扰[1]，有源干扰主要为噪声压制式干扰和欺骗式干扰，无源干扰主要有地杂波、气象杂波和海杂波等。

近年来，随着电子对抗技术的发展，有源干扰的手段日趋多样化和复杂化，致使传统的雷达反干扰方式效能大幅下降，严重影响雷达系统的探测性能；与此同时，未来雷达机动作战使用时必然要应对不同的地理环境，同时处理不同的类型杂波，因此，在设计时必然要重点考虑雷达系统的综合抗干扰能力的提升，提升其在复杂战场环境下的生存能力。

1 抗干扰策略

为了应对复杂电磁环境带来的干扰威胁，现代雷达通过以下三个步骤来实施对抗。首先，通过采用随机扫描[2]、频率捷变、波形捷变等措施欺骗蒙蔽敌侦察设备，“隐真示假”，降低被侦察概率；其次，通过增加独立侦收通道实时感知干扰环境，分析出干扰参数以及干扰类型，波束调度系统根据策略指挥雷达系统规避干扰；第三，通过空域[3]、时域、频域以及数据处理方法的灵活运用，最大限度抑制干扰，保证雷达系统稳定可靠地工作，最后，基于能量对抗的思想，利用长时相参积累技术，集能发射，最大限度保证雷达探测能力。

2 有源干扰应对技术

2.1 干扰识别

（1）干扰类型识别

现代雷达具有独立的侦察接收通道，可以实时分析干扰环境，输出干扰信号频率、强度等参数，建立干扰态势图，支撑雷达系统进行智能化抗干扰措施选择。系统在进行干扰类型分辨时，针对不同的干扰类型，选取不同的信号特征参数进行识别，对这些识别参数进行综合比对，可有效区分噪声压制干扰、欺骗干扰。

（2）欺骗干扰与真实目标识别

欺骗干扰主要分为航迹欺骗干扰和密集假目标干扰，两种干扰形式均要求干扰信号能在雷达后端处理中形成有效点迹。欺骗干扰与真实目标点迹存在一定的区别，主要体现在方位宽度和幅度上。

在方位宽度上，可对回波方位宽度长短进行评估，方位宽度过长或过短的回波都可能为虚假目标。其原因在于，一个波束驻留时间内，由于干扰机样本更新、重频跟踪中断等因素的影响，一般难以干扰到全部PRI，造成虚假目标回波的方位宽度过短；在方位扫描相邻波束驻留时间内，若干扰机采取不调整干扰延迟的策略，则干扰形成的虚假目标回波在方位上会拉圈，造成虚假目标回波的方位宽度过长。图1为密集型欺骗干扰回波在雷达工作界面的实际显示效果，图1中可见，其回波长度长短不一，可依据此对干扰回波和真实目标回波进行判别。

图1 某欺骗干扰试验雷达终端受干扰画面

在点迹幅度上，如果欺骗干扰机模拟真实目标（如SWI-I型目标）回波序列时，其幅度均值及方差与真实目标很难保持一致。图2为基于实测数据得到的真实目标和干扰之间的幅度偏差系数对比情况。图中可以看出，各波位统计数据上真实目标和欺骗干扰的幅度偏差系数存在较为明显的区别。

2.2 智能化抗干扰工作流程

现代雷达在设计之初就充分贯彻了智能化抗干扰的理念，雷达系统具有独立的侦察接收通道，可以实时对雷达工作扇区内干扰信号的频率、幅度、方向等参数进行测量，并提供干扰信号频域、时域、空域等特征，依据这些特征参数判别干扰类型，进而在抗干扰措施库中选择对应的抗干扰措施进行电子对抗，并针对采取的措施进行抗干扰效能评估，评估结果送资源管理支撑下一步抗干扰策略的选择。资源管理选择抗干扰措施的基本策略为：首先优先选择敌方无法感知的抗干扰手段，其次选择可能被感知的抗干扰手段，最后基于功率对抗原理进行集能探测。整个抗干扰工作流程是个基于对目标与环境认知的闭环转换过程。

图2 真实目标与干扰信号的幅度偏差系数对比

2.3 抗干扰措施

现代雷达在空域、时域、频域、能量域上具备多种抗干扰手段，从而有效提升雷达系统的作战效能。在空域上雷达系统采取的抗干扰措施主要有：超低副瓣技术、自适应零点形成、副瓣匿影、副瓣对消、随机扫描技术；在时域上雷达系统采取的抗干扰措施主要有：波形捷变；在频域上雷达系统采取的抗干扰措施主要有：频率捷变；在能量域上雷达系统采取的抗干扰措施主要有：功率对抗（脉冲压缩、长时间脉冲积累）[4]。

3 无源干扰应对技术

现代雷达采用MTI、MTD和PD三种处理方式同时结合自适应虚警控制和数据滤波等技术应对无源干扰。

3.1 自适应虚警控制

（1）杂波图

对于自然界的地杂波、云雨杂波，采用地形匹配、气象通道、数字地图等精细处理，以达到处理方式与环境匹配，实现对目标的最佳检测，虚警达到最大程度抑制。

针对自然环境杂波主要是从杂波特性上进行分析与建模，充分掌握雷达覆盖区域内杂波的特征信息，为杂波抑制和目标检测算法中的信号处理与数据处理提供必需的先验知识，以期获得最佳检测。

杂波统计特性可以从幅度分布、功率谱分布，以及帧间相关性等多方面进行描述，这些特性会随着雷达工作参数、环境参数以及雷达工作地理位置的改变表现出显著差异。在不同雷达处理方式下，系统统计的杂波参数有所不同，不同的杂波参数对应不同的杂波图。

现代雷达将作用区域按照距离、方位、高度分成不同的杂波图单元，每一个图单元里包含有幅度、均值方差、多普勒通道等多维信息。杂波图按性质可以分为静态杂波图和动态杂波图：静态杂波图是雷达站周围固定的杂波信息数据；动态杂波图则根据雷达工作时每个天线扫描帧周期接收到的回波数据进行实时更新。

（2）自适应门限控制

自适应门限控制采用距离、方位、高度的方法，将雷达探测区域三维量化，对每一量化单元内的虚警进行统计，得出该单元的虚警高、低门限判决，以此来修正该单元的检测门限，达到自动控制虚警的目的。

快响应门限建立的准则：统计量化单元内（若干帧）的虚警数量，超过规定虚警门限值时则调高该区门限，低于规定虚警门限值时则调低该区门限。系统设计时方位上的划分按波束宽度，距离上划分按两公里为一量化单元。对每一量化单元内的虚警进行多帧统计，判断虚警数的个数来调整门限达到自动控制虚警的目的。

慢响应门限建立的准则：与快响应门限处理基本相同，统计等面积扇区距离段内（多帧）的虚警数量，超过规定虚警门限则调高该区门限，低于规定虚警门限则调低该区门限。

3.2 数据滤波

数据滤波技术是利用雷达目标点迹的帧间相关特性、虚警和杂波剩余与目标点迹统计特性的差异、目标的运动特性等信息，结合目标检测前跟踪技术（TBD）、航迹自动起始技术、雷达探测目标模型和多种区域图进行综合处理，实现对雷达探测原始点迹数据的自动过滤。在较高虚警、较强杂波和较强干扰环境下，有效地将目标点迹从虚警和杂波中过滤出来，实现对目标的自动起始和稳定跟踪。数据滤波技术与传统数据处理技术相比，大大改善雷达的画面质量，同时在较高虚警、较强杂波、较强干扰的环境中能有效地将目标点迹从复杂的背景中分离出来并实现稳定跟踪。图3为某雷达改进前后对比图。

图3 某雷达改进前后显示画面对比

4 结束语

随着现代战场的电磁环境越来越复杂[5]，雷达总处在有电子干扰的环境中工作，因此抗干扰就成为了雷达设计时的重要研究内容。本文通过对现代雷达所面临的复杂电磁环境下抗干扰技术特点的分析及其对抗技术的研究，给出了现代雷达对抗干扰技术的方法。只有在空域、时域、频域、能量域及数据处理方法等掌握更多的技术，并且与适当的战术相结合，雷达抗干扰技术才能发挥更佳的效能。