吳三元

92785部隊

搜索警戒雷達(dá)對抗技術(shù)研究與實現(xiàn)

吳三元

92785部隊

在現(xiàn)階段的戰(zhàn)場中雷達(dá)是其常用的武器之一，并且也是戰(zhàn)場當(dāng)中非常重要的裝備，不管是彈道導(dǎo)彈還是戰(zhàn)斗機(jī)以及地面武器系統(tǒng)，都需要具有雷達(dá)探測的功能，其在當(dāng)前的戰(zhàn)場以及武器設(shè)備中能夠獲取信息進(jìn)而指揮作戰(zhàn)，是實現(xiàn)準(zhǔn)確制導(dǎo)以及摧毀打擊的重要裝備。所以破壞雷達(dá)系統(tǒng)，也就對戰(zhàn)斗當(dāng)中的信息來源進(jìn)行了破壞，也嚴(yán)重影響作戰(zhàn)效能。本文闡述了雷達(dá)在信號處理中的關(guān)鍵技術(shù)，分析、仿真了樣本搜索警戒雷達(dá)的信號特點，并在任意波形發(fā)生器上重現(xiàn)了該雷達(dá)信號。

搜索警戒雷達(dá)；對抗技術(shù)；實現(xiàn)

1 雷達(dá)對抗基本原理

1）空間中存在雷達(dá)信號。雷達(dá)可以向空間進(jìn)行電磁波的發(fā)射，以此對空間實施掃描，從而創(chuàng)造對抗設(shè)備接收信號的條件；雷達(dá)信息能夠確保偵查設(shè)備的靈敏性。2)對抗設(shè)備接收到滿足自身處理條件的功率信號，判斷是否可能為雷達(dá)信號；3)雷達(dá)信號的處理在自身條件范圍內(nèi)。能夠確保雷達(dá)對信息的接收以及處理，將其作為對于雷達(dá)信號分析的基礎(chǔ)條件；4)能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐碾姶怒h(huán)境。因為雷達(dá)接收機(jī)能接收所有頻帶內(nèi)的信號，因此為了實現(xiàn)對雷達(dá)信號的分析，這就需要接收機(jī)能夠和當(dāng)?shù)氐碾姶判盘栍行нm用，并且能夠并成功處理雷達(dá)信號。

2 雷達(dá)信號的處理

2.1 雷達(dá)的最佳檢測原理

在對雷達(dá)信號處理過程中，若背景噪音為高斯白噪聲時，其信噪比的大小可以對噪聲背景下對目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力有著決定性的作用，所以對于信號的檢測一般主要就是采用匹配濾波技術(shù)所實現(xiàn)的。即為了得到最大輸出信噪比，濾波器頻率響應(yīng)表示為公式。

其中Si*(f)為確知雷達(dá)信號的頻譜共軛函數(shù)，k為常數(shù)，t0為濾波器物理可實現(xiàn)的附加延遲，設(shè)噪聲的雙邊帶功率譜密度為N0/2，信號能量為E，此時濾波器輸出的信噪比最大表示為公式。

采用匹配濾波器技術(shù)能夠在高斯噪聲當(dāng)中以最大信噪比檢測到回波信號，對于信號的最佳檢測一般主要就是采用似然比檢測得到。其主要思想就是采用對后驗概率的比較結(jié)果來對信號進(jìn)行判斷。用P(s/v)表示電壓為v時信號存在的概率，P(0/v)表示信號不存在的概率，則該準(zhǔn)則表示為公式。

2.2 恒虛警處理

在雷達(dá)的信號處理中，信號的先驗概率和代價系數(shù)一般不能確定，因此直接使用貝葉斯準(zhǔn)則是不行的。在恒虛警處理中，把雷達(dá)的最佳檢測定義為在虛警概率值PF0一定的條件下，使得漏檢概率PM最小或發(fā)現(xiàn)概率PD最大，這既是紐曼-皮爾遜準(zhǔn)則。

設(shè)想雷達(dá)接收信號總是落在一個區(qū)域里，該區(qū)域可以分為兩部分，落在Z1區(qū)域為有目標(biāo)信號，落在Z0區(qū)域判斷為無目標(biāo)信號，則虛警概率和漏檢概率為公式：

設(shè)損失函數(shù)F=PM+λPF，其中λ為代價系數(shù)，當(dāng)PF固定時希望F最小，則PM最小。將上式公式融合得到損失函數(shù)為公式。

于F恒為正，F(xiàn)最小時，應(yīng)該把被積函數(shù)P(v/s)-λP(v/0)為負(fù)的區(qū)域劃定為Z0，使得F最小，即

時，判定為無目標(biāo)信號。判決門限λ由虛警概率決定，當(dāng)選定λ=λ0時，確定Z1=Z1(λ□0)滿足

紐曼-皮爾遜準(zhǔn)則最佳檢測也就是用似然函數(shù)做出判斷，只是判決門限由給定的虛警概率決定而已。

2.3 搜索警戒雷達(dá)研究與實現(xiàn)

2.3.2 搜索警戒雷達(dá)信號組成與仿真

為了更好地說明搜索警戒雷達(dá)信號特點，本文利用Matlab對空間分集的脈沖頻率捷變搜索警戒雷達(dá)信號進(jìn)行仿真。利用安捷倫E4438C信號源的任意波形發(fā)生功能將Matlab生成的仿真雷達(dá)信號生成為真實信號，通過檢波器后使用示波器進(jìn)行觀察。表1為設(shè)計的波形參數(shù)詳細(xì)說明。表1為設(shè)計的雷達(dá)天線分集參數(shù)為根據(jù)目前常用的搜索警戒雷達(dá)虛構(gòu)的，但足以說明空間分集的脈沖頻率捷變雷達(dá)信號樣式。圖1為使用Matlab仿真得到的天線威力圖。

表1 雷達(dá)信號波形參數(shù)

圖2仿真了14個波束的4分集天線威力圖。其中第一分集包含2個波速，第二與第三分集包含3個波速，第四分集包含6個波速，這樣就實現(xiàn)了空間分集；每個波束中的脈沖信號頻率有可能不同，因此實現(xiàn)了頻率捷變；每個分集的信號按照一定順序發(fā)生，因此實現(xiàn)了脈沖捷變。設(shè)想有個運(yùn)動目標(biāo)在第一分集中，則根據(jù)威力圖可以得知目標(biāo)主要被第一分集的兩個波束掃描到，其他分集的信號能量將會非常低，此時接收到的脈沖包絡(luò)根據(jù)仿真得到如圖3。

圖2 雷達(dá)天線威力圖

圖3 第一分集中接收雷達(dá)包絡(luò)信號(a)雷達(dá)脈沖包絡(luò)；(b)雷達(dá)脈沖組

由于目標(biāo)在第一分集，因此接收到第一分集的兩個脈沖信號最強(qiáng)，根據(jù)不同高度的分集信號，信號能量有所不同，高度越高，接收到對應(yīng)分集的信號能量越小。使用E4438C實現(xiàn)該接收信號如圖4。

2.4 雷達(dá)對抗技術(shù)分析

借助于DRFM對雷達(dá)信號的精確復(fù)制與再現(xiàn)，現(xiàn)代欺騙式干擾已進(jìn)入相干假目標(biāo)干擾時代。DRFM設(shè)備由于可以精確復(fù)制雷達(dá)信號，因此不僅能夠?qū)瓜鄥⒑头窍鄥⒗走_(dá)，還可以對抗脈沖壓縮，頻率、脈沖捷變雷達(dá)信號。

圖4 生成的第一分集中接收雷達(dá)包絡(luò)信號

下變頻模塊，數(shù)字延遲模塊，上變頻模塊共同構(gòu)成了DRFM的最小系統(tǒng)。信號的基本處理流程為：輸入的射頻信號經(jīng)過下變頻后變?yōu)橹蓄l信號，中頻信號經(jīng)過ADC采樣后將采樣后的數(shù)字信號存儲在存儲器中，控制單元負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的實時讀寫并將儲存信號送到DAC，然后進(jìn)行上變頻處理。一般的下變頻和上變頻頻率是一樣的，這樣能夠使得原始信號重構(gòu)并保持相干性。

結(jié)語

本文對雷達(dá)對抗的原理進(jìn)行了概述，對目前雷達(dá)常用的技術(shù)總結(jié)為六種，從這六個方面對雷達(dá)的工作原理進(jìn)行了分析說明。本文還根據(jù)某型號的搜索警戒雷達(dá)信號特點，利用Matlab軟件對雷達(dá)信號進(jìn)行了仿真以此說明空間分集，頻率、脈沖捷變等概念。本文的雷達(dá)對抗正是建立在這些技術(shù)和概念上。

[1]李華.雷達(dá)對抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估仿真[D].電子科技大學(xué),2006.

[2]周續(xù)力.對搜索警戒雷達(dá)的距離欺騙和航跡欺騙研究[D].中北大學(xué),2008.

[3]逄勃.現(xiàn)代電子對抗的新技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué),2006.