雷达主瓣有源复合干扰建模及效果仿真分析

2019-03-19宫健，赵强，原慧

舰船电子对抗 2019年1期

宫健，赵强，原慧

(1.空军工程大学,陕西西安 710051；2.同方电子科技有限公司，江西九江 332007； 3.解放军93436部队，北京 102604；4.解放军94259部队，山东蓬莱 265600)

0 引言

空袭电子战中，各种编队战术结合先进的干扰技术，在空间环境和信号环境上，都对防空雷达形成了巨大的优势[1-3]。每部雷达在探测跟踪过程中，都不仅面临旁瓣干扰，而且面临由多平台释放的更加复杂多变的主瓣有源复合干扰[4-5]。相比于旁瓣干扰，主瓣干扰充分利用雷达天线的主瓣增益，并且可以有效对抗旁瓣对消(SLC)、旁瓣匿影(SLB)等抗干扰措施[6-7]。因此，针对雷达主瓣有源复合干扰，对其干扰信号建模并对其干扰效果进行仿真分析，具有非常重要的实战意义。

1 主瓣有源复合干扰模型

1.1 非相干压制式干扰

根据噪声对载波信号不同参数的调制，非相干压制式干扰可分为噪声调幅、调频、调相干扰。其中，噪声调频干扰具备干扰带宽灵活可控的优点，是最为常见的干扰，其信号模型为：

(1)

式中：Uj为噪声调频信号的幅度；ωj为噪声调频信号的中心频率；KFM为调频斜率；φ为[0,2π]的均匀分布。

1.2 相干压制式干扰

相干压制式干扰主要基于数字射频存储器(DRFM)实现，主要分为噪声卷积和噪声乘积两大类。

设雷达信号为s(t)，噪声信号为n(t)，则噪声卷积干扰可表示为：

j(t)=s(t)⊗n(t)

(2)

匹配滤波处理后噪声卷积干扰条件下输出为：

y(t)= F-1(|S(f)|2)⊗p(t)+

F-1(|S(f)|2)⊗n(t)

(3)

式中：F-1表示逆傅里叶变换；S(f)为发射信号s(t)的傅里叶变换；F-1(|S(f)|2)为点扩展函数；p(t)为点目标函数。

将卷积调制变成乘积调制，可得到噪声乘积调制干扰模型为：

j(t)=s(t)·n(t)

(4)

1.3 有源欺骗式干扰

若干扰机对接收到的雷达信号进行一次延迟转发，即可得到单距离假目标干扰：

j(t)=Ajs(t-τj)

(5)

式中：Aj为干扰信号的幅度；τj=2Rj/c，为干扰时延；Rj为干扰机所设置的假目标距离。

类似地，若进行多次延迟转发，即可得到多距离假目标干扰：

(6)

当距离假目标的时延按照一定规律周期性变化时，就可以形成距离波门拖引干扰：

j(t)=Ajs(t-τj(t))

(7)

式中：τj(t)随时间的变化规律如下：

(8)

式中：R(t)为目标相对于雷达的距离随时间的变化函数；vf为干扰进行匀速拖引时的拖引速度；af为干扰进行加速拖引时的拖引加速度。

速度波门拖引干扰的原理与距离拖引干扰相近，其模型可以表示为：

j(t)=Ajs(t-τr)ej2πfdj(t)t

(9)

式中：τr=2R(0)/c。

为了欺骗具有距离-速度二维信息同时检测、跟踪能力的雷达，必须采用距离-速度同步拖引干扰，其信号可表示为：

(10)

对比式(8)中的拖引阶段，距离拖引时延函数c(t)=2vft/c或aft2/c，施加的多普勒频率b(t)应满足：

(11)

2 主瓣有源复合干扰效果分析

2.1 “压制+压制”式复合

针对噪声调频与噪声卷积调制干扰信号形成的加性复合干扰信号，以功率和检测概率为准则，仿真分析不同干扰情况下，雷达接收到的复合干扰信号的合成功率以及利用均值类恒虚警率检测器检测得到的真目标发现概率，仿真结果见表1。

表1 各种干扰情况下合成功率及目标探测概率

由表1可以看出：噪声卷积干扰信号的功率越大，雷达接收到的复合干扰功率越大，但真目标的发现概率相差不大，这是因为经过匹配滤波处理后，目标发现与否主要受到匹配滤波输出值的影响，噪声调频干扰经过匹配滤波后能量被分散到整个时间轴上，对恒虚警率(CFAR)参考单元的均值计算影响不大；对比3种均值类CFAR可以发现，在噪声压制式干扰条件下，单元平均(CA)-CFAR和选小(SO)-CFAR的检测性能相似，都好于选大(GO)-CFAR的检测性能。