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随着电磁频谱被越来越广泛地应用在现代战争中,双方的电子对抗实力对于战争形势的影响力日益增加,电子战已成为战争中不可缺少的重要组成部分[1]。电子战中没有取得优势的一方将会失去制电磁权,也就意味着失去战争的主导权。
雷达技术在电子战中发挥着重要的作用。脉冲雷达是一种主要的雷达类型,包括线性调频(Linear Frequei KY Moduation,,LFM)脉冲压缩雷达,脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)雷达和相位编码雷达[2]。LFM脉冲压缩雷达在杂波抑制方面具有较为突出的效果,对目标的检测和跟踪也具有较为可观的性能,具有较强的反侦察能力,因此在武器系统中的应用十分广泛。雷达干扰作为一种电子战中常用的进攻性武器,与真实目标回波同时进入雷达接收机,使得雷达不能正确地检测、跟踪目标,导致对方的指挥系统和武器系统失去作用,从而丧失战斗力[3]。根据定义,雷达干扰是所有扰乱和破坏敌方电磁设备正常工作的战术和技术措施的统称。可[4]按照多种标准将雷达干扰进行分类:按照能量的来源,将雷达干扰分为有源干扰和无源干扰;按照干扰产生的途径,可分为有意干扰和无意干扰;按照干扰的作用机理,分为压制式干扰和欺骗式干扰;按照电子设备、目标、干扰机的空间位置分布,分类为自卫干扰、远距离支援干扰、随队干扰和近距离干扰[5]。
目前,雷达转发式干扰技术的发展领先于其对抗技术的发展,雷达抗干扰能力己经面临严峻的考验[13][14]。已有的转发式干扰对抗技术大多针对某一种特定的干扰,即距离欺骗干扰的对抗技术不能有效地对抗速度欺骗干扰。当距离和速度同时干扰时,这类方法无法达到很好的对抗效果。然而,转发式欺骗干扰凭借其强大的干犹性能在电子战中成为最常使用的干扰方式,因此对转发式欺骗干扰对抗技术的研巧已经迫在眉睫。
国内外转发式欺骗干扰对抗技术主要集中在时频域信号处理、脉冲分集、信息处理等几个方面。信息处理抗干扰过程是利用雷达系统测量值之间的关联性去除假目标,保留真实目标,但处理后损失了转发式干扰自身的信号特性,可能导致干扰抑制的难度增加[11]。因此,本文主要从时频域信号处理以及脉冲分集这两个方面研究转发式干扰的对抗算法。
在时频域信号处理方面,目前主要的干扰对抗技术有:针对DRFM干扰机的相位量化特性,Maria Greco等人注意到由于存在相位量化和时延函数离散化,距离欺骗千扰的频域呈现杂散的特征,当相位均匀量化时,时延函数离散化对信号频谱造成的影响远小于相位量化对频谱造成的影响。在此基础上,Maria Greco等人[5]提出一种基于自适应相干估计(Adaptive coherent estimator,ACE) 与广义极大似然比检测(Generalized likeliood ratio test, GLRT) 的DRFM转发式欺骗干扰检测与识别方法,该方法应用于干扰机相位量化位数较低的情况。陈建春等人[19]针对调频连续波(Frequency-Modulated Continuous Wave, FMCW)雷达,提出了一-种基于自适应线性预测滤波的实现速度拖引式干扰对抗方法,该方法在干扰拖引期内对目标速度采用记忆跟踪,在干扰关闭期内恢复正常跟踪来对抗速度拖引式干扰。陈浩等人[12]提出了一种基于小波分解的速度拖引干扰对抗的算法。首先对雷达回波信号进行小波分解,再进行滤波和小波重构,可以得到抑制千扰后的目标回波信号。张善文等人提出了一种速度波门拖引干扰下动目标检测方法。该算法对回波信号进行Morlet小波变换,估计出干扰信号参数,进行相位补偿、滤波处理之后,得到雷达目标回波的三维时频图及等高线图从而实现目标的检测。卢刚等人针对LFM雷达,提出了一种DRFM假目标干扰抑制方法。该方法首先对LFM回波进行时频解耦处理,然后利用自适应滤波估计出干扰信号,并滤除干扰信号,再通过时频处理恢复目标回波信号。罗双才等人[13]提出了一种基于盲分离的抗欺骗干扰方法。该方法对雷达接收信号进行分段提取,再利用特征矩阵联合对角化(Joint Approximate Diagonalization of Eigenmatrices, JADE)的盲分离( BlindSignal Separation, BSS) 技术实现目标和千扰的分离,然后对分段信号进行分选,最后根据DRFM的相位量化特征鉴别目标和干扰。王小静等人[17]研究了一种针对单脉冲比幅雷达,基于慢时域盲分离的欺骗干扰对抗方法。该方法通过盲源分离技术实现目标和干扰的分离,然后采用微多普勒频率特征差异实现干扰的鉴别。
在脉冲分集方面,目前主要的干扰对抗技术有: Kenny Lin[19]提出了使用伪随机编码(PN码)的二元相位调制波形,即在每个PRI内发射不同PN码脉冲来对抗速度欺骗干扰。冯祥芝等人[20]针对线性调频SAR雷达提出发射随机线性调频斜率波形,通过压缩干扰陷波的方法抑制欺骗干扰。张劲东等人[18]利用Alamouti空时码构造频域具有正交性的雷达发射波形,实现距离欺骗干扰的对消。Jabran Akhtar提出了一种基于正交脉冲块编码的脉冲分集方法对抗距离欺骗式干扰。具体是在发射端连续发射四个具有特定正交结构的脉冲,并在接收端通过匹配滤波和对消处理来抑制干扰。为了提高信号利用率,2009年,JabranAkhtar提出了-种改进后的正交脉冲块编码的脉冲分集方法。改用两个具有特定正交结构的脉冲,通过匹配滤波处理将干扰信号对消,有效抑制距离欺骗干扰。Michael J. Lindenfeld采用最速下降法设计发射波形,在干扰频带处形成凹陷来抑制于扰。张劲东等利用多通道处理估计干扰参数,并通过脉间初相的设计使得干扰谱线在目标谱线附近形成凹口,实现自适应对抗速度欺骗式干扰。M.Soumekh设计了随机调频率扰动的LFM波形,通过发射该波形的信号,并在接收端经过匹配滤波和限幅处理,可以有效抑制欺骗干扰。
本课题具有重要现实意义。随着电磁频谱被越来越广泛地应用在现代战争中,双方的电子对抗实力对于战争形势的影响力日益增加,电子战已成为战争中不可缺少的重要组成部分。电子战中没有取得优势的一方将会失去制电磁权,也就意味着失去战争的主导权。雷达技术在电子战中发挥着重要的作用。脉冲雷达是一种主要的雷达类型,包括线性调频脉冲压缩雷达,脉冲多普勒雷达和相位编码雷达。LFM脉冲压缩雷达在杂波抑制方面具有较为突出的效果,对目标的检测和跟踪也具有较为可观的性能,具有较强的反侦察能力,因此在武器系统中的应用十分广泛。
参考文献:
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