基于移频的距离波门拖引干扰方法分析与仿真

2018-08-28卢雪怡杨爱平盛骥松

舰船电子对抗 2018年3期

卢雪怡，杨爱平，盛骥松

(1.江苏科技大学，江苏镇江 212003；2.中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州 225101)

0 引言

欺骗性干扰的原理是采用虚假的目标和信息作用于雷达的目标检测和跟踪系统，使雷达不能正确监测真正的目标的参数信息[1]。距离拖引干扰是一种较为经典的欺骗类干扰样式，它是一种周期性的从质心干扰到假目标干扰的连续变化过程[2]。文章主要针对线性调频体制雷达，介绍了通过移频实现距离波门拖引的方法，并对干扰效果进行了仿真分析。

1 距离波门拖引干扰原理分析

距离波门拖引干扰是最常用的一种距离欺骗干扰。干扰机在侦察到雷达信号后，首先转发与目标回波移动速度相同的干扰信号，且干扰信号的能量大于目标回波，使距离跟踪电路能够捕获干扰信号，此段时间称为停拖期。然后增大干扰脉冲的移动距离，使其与目标回波逐渐分离。由于干扰信号能量大于目标回波，距离波门将跟随干扰脉冲移动，此段时间称为拖引期。当距离波门与目标回波完全分离时，关闭干扰。由于被跟踪信号突然消失，雷达将进入搜索状态，这段时间称为关闭期[1]。

距离波门拖引(匀速拖引)干扰中假目标的距离函数R(t)用下式表示：

(1)

式中：R为施放干扰时刻目标机与载机的距离；V1为目标机与载机的相对速度；V2为假目标与目标机的相对速度。

在距离波门拖引过程中，为了保证距离跟踪的持续性，起始拖引假目标与目标回波时延Δt要求很小，雷达处理后的跟踪航迹才会逐渐偏离真实目标，否则雷达无法丢失对真实目标的跟踪。

2 对线性调频体制雷达移频拖引干扰

2.1 移频干扰

线性调频(LFM)信号是一种脉冲压缩信号，它通过非线性相位调制或线性频率调制来获得大时宽带宽积。采用这种信号的雷达可同时获得远的作用距离和高的分辨率[3]。为分析计算简便，LFM信号复数形式表示(幅度归一化)如下：

(2)

干扰机对截获的雷达信号进行移频后转发，干扰信号进入雷达接收机，在匹配滤波器的输入端表现为s(t)的频率发生了ζ的频移，因此，移频后干扰信号为：

(3)

经过计算分析，当|ζ| ≥B时，移频后干扰信号经过匹配滤波器后不会产生假目标；当|ζ|

(4)

假目标相对于目标回波发生的时延如下[4]：

Δt=|ξ|/K=|ξ|T/B

(5)

2.2 移频拖引干扰

根据LFM信号时延与移频之间的关系，有源干扰时通过对截获的雷达发射信号调制一个附加的频率后转发给雷达，就可使雷达产生一个假目标，假目标或领先于匹配目标，或滞后于匹配目标，取决于移频量的正或者负[4]。

根据雷达脉冲到达时间对移频量|ζ|进行调整，可使假目标不断偏离目标回波，将形成距离波门拖引干扰。当移频量为负时为距离波门后拖干扰，当移频量为正时为距离波门前拖干扰。

对于自卫式干扰，公式(1)中R与V1取值为0，t1为拖引开始时间，仿真分析时，t1取值为0，则匀速拖引时拖引期假目标拖引距离公式如下：

R(t)=V2t

(6)

由雷达方程可知，目标距离R与时延Δt关系如下：

R=cΔt/2

(7)

根据式(1)和式(2)可得：

cΔt/2=V2t

(8)

将时延Δt代入式(3)可得移频量与时间t关系如下：

(9)

式中：c为光速；T为雷达脉冲宽度；B为调制带宽；V2为拖引速度。

采用移频实现距离波门拖引时，拖引起始目标应与目标回波重合，此时移频量应为0，拖引过程中应在雷达脉冲到达时根据公式(6)改变移频量。

仿真场景1：雷达信号脉宽τ=100 μs，带宽B=30 MHz，干信比J/S=0 dB，V2=60 m/s，拖引时间10 s，雷达信号重频为500 μs。采用移频实现距离波门后拖时，移频量与时间关系如图1所示，移频拖引干扰效果图如图2所示。

图1 移频量与时间关系图

(a)移频拖引干扰(起始拖引)

(b)移频拖引干扰(t=2.5 s，后拖)

(c)移频拖引干扰(t=10 s，后拖)图2 移频拖引干扰效果

如图3所示，根据雷达到达脉冲调整移频量，经过雷达处理，将形成一匀速运动的假目标。图2(a)为起始拖引目标仿真图，拖引假目标与雷达回波重合，能够保持跟踪的连续性。干扰机根据图1改变移频量，则雷达将会跟随假目标移动，逐渐脱离目标回波，如图2(c)所示，经过10 s，雷达将会被拖引到距离载机后方600 m处。

2.3 距离波门前拖干扰

舰载电子对抗系统干扰末制导雷达时，距离波门拖引通常与无源干扰或有源诱饵结合使用。首先采用距离波门拖引对末制导雷达进行拖引，再使用无源或有源诱饵在舰船远端制造假目标，距离波门拖引将末制导雷达拖引至假目标处后关闭，末制导雷达将会跟踪并打击假目标，从而实现保护舰船的目的。

从原理分析，距离波门后拖将雷达向舰船后方的假目标拖引，拖引成功后，导弹对后方假目标进行攻击时有很大的概率会击中被保护舰船；因此，对末制导雷达实施拖引干扰时，应采用距离前拖方式。

根据移频干扰的特性，当移频量为正时，形成的假目标将超前于目标回波。可利用此特性实现距离波门前拖干扰。

仿真场景2：雷达信号脉宽τ=100 μs，带宽B=30 MHz，干信比J/S=0 dB，V2=60 m/s，拖引时间10 s，雷达信号重频为500 μs。采用移频实现距离波门前拖时，移频量与时间关系如图3所示，移频拖引干扰效果图如图4所示。

图3 移频量与时间关系图

图4 移频拖引干扰效果图

如图3所示，根据雷达到达脉冲调整移频量，经过雷达处理，将形成一匀速运动的假目标。图4为拖引干扰效果图，干扰机根据图3改变移频量，拖引假目标将不断向舰船前方运动，如图4(c)所示，经过10 s，雷达将会被拖引到距离载机前方600 m处。此时通过无源或有源诱饵在舰船前方制造假目标，导引头将跟踪并指引导弹打击假目标。由于假目标在舰船前方，大大降低了被导弹击中的概率，能够起到较好的干扰效果。