趙東濤等

摘 要：文章從無源探測的角度介紹了機載射頻信號的快速掃描、判斷分析，特征信息測量的探測方法；給出了利用信號特征信息與模板庫信號進行匹配識別方法；提出了用聯(lián)合截獲概率來評估射頻隱身性能評估方法。

關鍵詞：無源探測；射頻隱身；匹配識別

1 引言

飛行器射頻隱身技術是指機載雷達、通信導航識別（CNI）、數(shù)據(jù)鏈等機載電子設備抵御射頻無源探測、跟蹤、識別的隱身技術，以減少射頻無源探測系統(tǒng)對飛機的作用距離及跟蹤制導精度，從而提高飛機的突防能力、生存能力和作戰(zhàn)效能。無源探測設備通過截獲載體平臺自身攜帶的輻射信號進行檢測、處理、識別，估計出目標信號的到達方向，進行目標探測和跟蹤，確定平臺的位置信息。

美國在1979-1980年就完成了第一個射頻隱身的飛行試驗測試，僅滯后美國第一架隱身飛行器F-117的驗證機“海弗藍”首飛一年多時間[1]。美國目前已經(jīng)全面掌握了射頻隱身技術，為新一代戰(zhàn)斗機F-22和F-35研制了射頻隱身性能良好的機載雷達、通信導航識別等電子設備，各類機載電子設備輻射能量的自適應控制技術、射頻隱身波形設計技術等射頻隱身技術[1]。國內(nèi)目前在通信偵察和雷達偵察系統(tǒng)等方面的研究均已取得了很大的進展，但對于綜合一體化射頻隱身研究處于演示驗證階段。為了更好地研究、更有效地運用射頻隱身技術和裝備，就必須對其效能進行合理的、有效的評估。

如何進行軍機射頻隱身性能測試評估，目前尚無一個統(tǒng)一、全面的衡量標準，因此需要進行深入研究。文章從無源探測的角度分析給出了機載射頻信號快速掃描、判斷分析，特征信息測量的方法，從軍機射頻隱身性能飛行試驗的角度給出了用聯(lián)合截獲概率來評估射頻隱身性能的方法。

2 測試原理及方法

射頻隱身技術的目的是降低平臺被無源探測設備偵測的概率，即截獲接收機是射頻信號威脅的主要來源。截獲接收機的基本功能有兩個方面：探測截獲和分類識別。因此，這兩個基本功能也就成為射頻隱身測試技術的基本出發(fā)點。

2.1 測試原理

射頻信號監(jiān)測的原理是通過對空間信號進行搜索、檢測、截獲、測量和識別，獲取信號的特征參數(shù)和類別，將特征參數(shù)與模板庫信號進行匹配識別，對有用信號分類后保留分析，必要時進行監(jiān)聽、監(jiān)視，并對其實施監(jiān)管，對無用的信號的剔除信號的搜索是尋找信號的過程，在搜索的同時對信號實施檢測，檢測就是發(fā)現(xiàn)信號。判斷有無信號的依據(jù)通常是信號電平，當接收設備在某種狀態(tài)下輸出大于“門限”電平時，就判定為信號存在，反之就是無信號存在。

截獲是指對檢測到的信號截取，雷達信號截獲定義為：“連續(xù)檢測到幾個信號脈沖，并據(jù)此測出信號的基本參數(shù)”；通信信號的截獲定義為：“檢測到信號并已截取或抽樣到了足夠的信號長度，能夠從中提取出該信號的基本參數(shù)”。

測量是指對截獲的信號各參數(shù)的測試和估計。包括各領域的參數(shù)測量，如頻率域的參數(shù)有中心頻率、帶寬、變換速率等；時間域的參數(shù)有脈沖寬度、脈沖重復周期等；調(diào)制域的參數(shù)有調(diào)幅和調(diào)頻的調(diào)制指數(shù)、數(shù)字信號的碼元速率等[2]。

信號識別是信號監(jiān)測的一個重要功能。通常信號的識別是通過提取信號固有的個體特征信息后，與模板庫中信號特征進行匹配，達到對有用信號識別的目的。

2.2 測試系統(tǒng)構建

射頻隱身檢測系統(tǒng)主要由雷達信號偵收系統(tǒng)、通信信號偵收系統(tǒng)、塔康信號偵收系統(tǒng)及實時信號分析儀、主控分系統(tǒng)、旋轉平臺、輔助設備等組成。

2.3 測試系統(tǒng)關鍵技術

測試系統(tǒng)對空間環(huán)境電磁信號進行掃頻搜索，檢測并截獲，獲得掃描各處的場強后；另一重要的任務就是信號分析，即從一個多種信號構成的復雜信號環(huán)境中，分選和分離每個信號，測量和分析各個信號的基本參數(shù)，將信號特征信息與模板庫信號進行匹配識別，對無用信號的剔除，有用信號分類后進一步分析識別。

2.3.1 雷達信號特征識別

雷達信號識別的方法是利用雷達信號處理機和實時信號分析儀對信號形式與模板庫比對分析脈內(nèi)特征，當各參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中某一雷達的數(shù)據(jù)相符時，即被識別為該雷達，匹配模板法的關鍵技術包括模板庫的創(chuàng)建、匹配算法的實現(xiàn)、匹配輸出性能參數(shù)提取，系統(tǒng)流程如圖3所示。

雷達信號接收機對接收到的實時雷達信號測出每一個脈沖到達的方位角度和幅度或脈沖功率，然后對信號采集，采集到的信號由雷達信號預處理器進行處理，分析每個脈沖的到達時間（TOA）、脈沖寬度（Pw）、載頻（RF）等參數(shù)及信號脈內(nèi)特征，所有參數(shù)組合后形成脈沖描述字（PDW）。信號預處理對實時輸入的脈沖描述字（PDW）與模板庫中已知雷達信號進行快速的比較，模板庫中雷達的參數(shù)是預先裝載的，將認定為無用信號的立即剔除，有用信號分類后裝入緩存器。信號主處理對信號預處理所得到的存在緩存器中的雷達脈沖描述字（PDW）數(shù)據(jù)，按照雷達信號數(shù)據(jù)庫中的已知信息，進一步對與雷達特性不匹配的數(shù)據(jù)進行去除，對在雷達數(shù)據(jù)庫預設范圍內(nèi)的雷達信號進行雷達輻射信號檢測、狀態(tài)識別、參數(shù)評估等，并將處理結果進行顯示和記錄。

2.3.2 通信信號特征識別

通信信號的偵察是使用通信偵察設備和無線電測向設備搜索、截獲無線電通信的工作頻段，經(jīng)過分析識別以獲取通信體制、調(diào)制方式、測定通信信號的來波方向并對電臺定位，對電臺信號特征參數(shù)分析，實時測量信號的主要技術參數(shù)。對模擬調(diào)幅（AM）信號，主要參數(shù)有載波頻率、信號電平、帶寬、調(diào)幅度和調(diào)制方式等；對于模擬調(diào)頻（FM）信號，除了載波頻率、信號電平、帶寬外，其調(diào)制參數(shù)包括最大頻偏、調(diào)頻指數(shù)等；對于數(shù)字通信信號，除了載波頻率、信號電平、帶寬等通用參數(shù)外，還有碼元速率、符號速率等基本參數(shù)。必要時，在偵查過程中，根據(jù)需要，對截獲的電臺進行測向和定位。

3 射頻隱身性能的評估方法

飛機采用綜合射頻管理后，其設計特殊的多功能相控陣天線的優(yōu)勢可以最大限度使雷達設備的優(yōu)良性能為通信所共用，使其能夠勝任雷達、電子戰(zhàn)和高速數(shù)據(jù)鏈等各種功能的戰(zhàn)術任務使命[2]。相控陣天線系統(tǒng)方向圖不再是單個雷達的天線方向圖，而在空間通過相控陣系統(tǒng)合成一個綜合的天線方向圖，而且系統(tǒng)掃描方式也具有捷變性[2]。

飛機上射頻輻射源工作時，由于天線波束寬度的存在，會導致天線主瓣覆蓋一定的區(qū)域。同時，天線副瓣覆蓋了天線周圍大部分的空間，主副瓣中包含的輻射能量如果超過最小門限值的截獲接收機都有截獲定位該飛機的可能。因此，飛機的射頻隱身性能可以用天線波束覆蓋區(qū)中截獲接收機的聯(lián)合截獲概率來評估。4 結束語

射頻隱身性能測試、評估屬于一個新的課題，國內(nèi)研究還處于起步階段。經(jīng)過查閱大量資料，美國新一代戰(zhàn)斗機F-22和F-35研制了射頻隱身性能良好的機載雷達、通訊導航識別（CNI）等電子設備，掌握了射頻隱身性能的測試方法、參量指標選取方法及射頻隱身性能的評估標準。文章借鑒了美軍F-22和F-35射頻隱身評估方法，初步確立了機載射頻信號快速的掃描、判斷分析、特征信息測量方法，給出了用聯(lián)合截獲概率來評估射頻隱身性能的方法，該方法可為后續(xù)射頻隱身試飛測試提供技術支撐。

參考文獻

[1]桑建華，陳益鄰.發(fā)展中的飛行器射頻隱身技術[J].航空制造技術，2011，23（6）：48-50.

[2]陳國海.先進戰(zhàn)機多功能相控陣系統(tǒng)綜合射頻隱身技術[J]. 現(xiàn)代雷達， 2007， 29（12）：1-4.

[3] 楊紅兵，周建江等.飛機射頻隱身表征參量及其影響因素分析[J]. 航空學報，2010，31（10）：2040-2045.

作者簡介：趙東濤（1981-），男，陜西扶風人，工程師，主要從事隱身技術與目標電磁散射、輻射特性試飛研究工作。

王海風（1980-），男，河南太康人，工程師，主要從事隱身技術與目標電磁散射、輻射特性試飛研究工作。

王浩（1982-），男，陜西富平人，工程師，主要從事隱身技術與目標紅外散射特性試飛研究工作。