張凱旋 李淑華

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū) 青島 266041）

1 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)具有極其重要的戰(zhàn)略地位。第二次世界大戰(zhàn)后，雷達(dá)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，雷達(dá)的任務(wù)也不再僅僅是測(cè)量目標(biāo)的距離、方位和仰角以及目標(biāo)的速度等信息，而是要從目標(biāo)回波中獲取更多有關(guān)目標(biāo)的信息。但是日益復(fù)雜的電磁環(huán)境［1］與干擾嚴(yán)重威脅著雷達(dá)系統(tǒng)的生存及其效能的正常發(fā)揮，因此雷達(dá)抗干擾的能力的提升顯得愈發(fā)重要。現(xiàn)代新體制雷達(dá)的研究，也越來越集中地體現(xiàn)在雷達(dá)抗干擾的性能上。

2 傳統(tǒng)雷達(dá)抗干擾技術(shù)

雷達(dá)抗干擾措施可分為兩大類：1）技術(shù)抗干擾措施；2）戰(zhàn)術(shù)抗干擾措施。戰(zhàn)術(shù)抗干擾措施主要是指，在某種特定戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，各種技術(shù)抗干擾方法的結(jié)合運(yùn)用，是一種綜合抗干擾方法；技術(shù)抗干擾措施又可分為兩類：一類是使干擾不進(jìn)入或少進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)中；另一類是當(dāng)干擾進(jìn)入接收機(jī)后，利用目標(biāo)回波和干擾的各自特性，從干擾背景中提取目標(biāo)信息。

雷達(dá)自衛(wèi)距離是指在干擾背景下，雷達(dá)能夠檢測(cè)目標(biāo)的距離。它是衡量雷達(dá)抗干擾性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

干擾信號(hào)從主瓣進(jìn)入時(shí)的雷達(dá)自衛(wèi)距離方程：

干擾信號(hào)從副瓣進(jìn)入時(shí)的雷達(dá)自衛(wèi)距離方程：

式中，Pj為目標(biāo)自帶干擾器的發(fā)射功率，Gj為干擾發(fā)射天線的增益，σ為目標(biāo)雷達(dá)截面積，Pt為雷達(dá)發(fā)射功率，G為雷達(dá)發(fā)射增益，λ為工作波長(zhǎng)，R為目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離，Lr為雷達(dá)接收支路損耗，vj為干擾極化損失系數(shù)，Bj為干擾帶寬，Bn為接收機(jī)等效帶寬，Kj為雷達(dá)被有效干擾的功率界線，Rj為干擾機(jī)到雷達(dá)的距離，Gs雷達(dá)指向干擾機(jī)方向的增益。

雷達(dá)抗干擾的主要目的在于提高雷達(dá)接收機(jī)輸出信噪比，以增大雷達(dá)的自衛(wèi)距離，從式（1）和式（2）可以得出一系列的抗干擾措施。

2.1 功率對(duì)抗技術(shù)

所謂功率對(duì)抗技術(shù)，就是提高雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的功率，主要是提高其平均功率，以此提高雷達(dá)接收機(jī)的輸出信干比，增大雷達(dá)的自衛(wèi)距離，從而改善雷達(dá)的抗干擾性能。提高雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的功率常用的方法是，選用大功率的發(fā)射機(jī)、提高發(fā)射脈沖信號(hào)的重復(fù)頻率或增大發(fā)射脈沖寬度。脈沖壓縮是目前應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，它發(fā)射寬脈沖信號(hào)，可以提高發(fā)射信號(hào)的平均功率，通過脈沖壓縮匹配濾波器獲得窄脈沖回波信號(hào)，仍然可以保證雷達(dá)的距離分辨率。

2.2 空間對(duì)抗技術(shù)

空間對(duì)抗技術(shù)，是指盡可能減少雷達(dá)在空間上遭受敵方偵察干擾的機(jī)會(huì)，以便能更好地發(fā)揮雷達(dá)的性能。因?yàn)楦蓴_信號(hào)只能從雷達(dá)天線波束的主瓣或副瓣進(jìn)入，即使在空間存在若干個(gè)干擾源，也只有雷達(dá)天線波束（包括主、副瓣）照射到的有限空域中的干擾源才能起干擾作用，這就是空間對(duì)抗技術(shù)的依據(jù)［2］。

雷達(dá)空間對(duì)抗能力與天線波束參數(shù)密切相關(guān)：雷達(dá)天線主瓣增益越高，主波束寬度越窄，則干擾從主波束進(jìn)入時(shí)的雷達(dá)自衛(wèi)距離越遠(yuǎn)；雷達(dá)天線旁瓣電平越低，雷達(dá)空間對(duì)抗能力越強(qiáng)。極低的天線旁瓣可防止干擾通過旁瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，但要實(shí)現(xiàn)低副瓣電平，則主波束必然加寬，這是矛盾的和受限制的。所以，在實(shí)際中通常是在保證較窄波束的前提下，采用副瓣對(duì)消和副瓣消隱技術(shù)來減小天線副瓣的影響。

2.3 頻率對(duì)抗技術(shù)

頻率對(duì)抗是雷達(dá)抗有源干擾最有效最重要的一個(gè)領(lǐng)域，頻率對(duì)抗是為雷達(dá)奪取電磁頻譜優(yōu)勢(shì)所采取的一切技術(shù)手段。頻率分集、頻率捷變（脈間或脈內(nèi)）、干擾頻率自適應(yīng)頻率捷變是行之有效的頻率對(duì)抗措施。

頻率分集技術(shù)能有效地對(duì)抗瞄準(zhǔn)式有源干擾，對(duì)于寬帶阻塞干擾，加大雷達(dá)頻率分集頻寬將迫使干擾機(jī)加大干擾頻寬，從而降低干擾的功率譜頻率密度，改善雷達(dá)的抗干擾性能；捷變技術(shù)是使發(fā)射脈沖的載頻以隨機(jī)方式或按一定規(guī)律在較寬的頻帶內(nèi)做較大范圍捷變，雷達(dá)接收機(jī)中會(huì)設(shè)計(jì)有一種干擾分析和發(fā)射頻率選擇模塊（JATS），可近實(shí)時(shí)觀測(cè)和分析干擾信號(hào)，從中找出干擾頻譜“凹點(diǎn)”，并用該頻率作為雷達(dá)信號(hào)工作頻率；自適應(yīng)捷變頻率雷達(dá)，就是對(duì)目標(biāo)環(huán)境和干擾環(huán)境特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)給出雷達(dá)最佳的技術(shù)參數(shù)（頻率等）的雷達(dá)。

2.4 極化對(duì)抗技術(shù)

極化和振幅、相位一樣，是雷達(dá)信號(hào)的特征之一。根據(jù)天線理論，當(dāng)外界信號(hào)與雷達(dá)天饋系統(tǒng)極化狀態(tài)匹配時(shí)，接收信號(hào)能量最大；當(dāng)兩者完全失配時(shí)，接收能量為零。所以極化對(duì)抗技術(shù)，就是利用干擾與目標(biāo)回波信號(hào)在極化特征上存在的差異，以及人為制造或擴(kuò)大的差異，采取措施抑制干擾、保留信號(hào)、實(shí)現(xiàn)抗干擾的過程。

由于雷達(dá)目標(biāo)散射回波與外界干擾完全獨(dú)立，極化狀態(tài)必然存在差異，因此，我們可以釆取一定方法使天饋系統(tǒng)與雷達(dá)目標(biāo)回波盡可能接近極化匹配，而使其與干擾信號(hào)的的極化總是接近完全失配，從而把有源干擾抑制到最低程度，獲得良好的抗干擾效果。實(shí)際上，干擾信號(hào)往往有可變的多種極化方式，極化抗干擾技術(shù)的關(guān)鍵是天饋系統(tǒng)必須有多種極化快速變化的能力。雷達(dá)自適應(yīng)變極化抗干擾的是一種比較熱門的抗干擾方式，雷達(dá)系統(tǒng)除發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、收發(fā)開關(guān)外，還有變極化天線、極化識(shí)別器和變極化器。通過極化識(shí)別器判定干擾的極化方式，然后控制變極化器，產(chǎn)生與干擾信號(hào)極化方式正交的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)。

1)電壓暫降發(fā)生后恢復(fù)過程迅速，基波電壓有效值變化過程大致呈矩形；在整個(gè)故障期間，可能出現(xiàn)多次暫降；電壓暫降幅值在突變點(diǎn)之間基本保持不變，而只在開始與結(jié)束瞬間發(fā)生了突變[13-22]。

2.5 綜合對(duì)抗技術(shù)

綜合對(duì)抗是指采用多種技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)方法進(jìn)行的抗干擾措施［3］。單一的抗干擾方法只對(duì)某一干擾措施有效，可采用多種抗干擾技術(shù)相結(jié)合方法，綜合采用多種抗干擾措施，有效提高雷達(dá)的抗干擾能力。

還可以采用雷達(dá)組網(wǎng)和傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)［4］，多部雷達(dá)組網(wǎng)可根據(jù)敵情主動(dòng)控制網(wǎng)內(nèi)各雷達(dá)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)群合作反干擾工作方式，多制式雷達(dá)組網(wǎng)能形成一個(gè)十分復(fù)雜的雷達(dá)信號(hào)空間，占據(jù)較寬頻帶，且通過數(shù)據(jù)傳遞和情報(bào)綜合聯(lián)成一個(gè)有機(jī)的整體，其抗干擾能力不僅是各部雷達(dá)抗干擾能力的代數(shù)和，而且有質(zhì)的變化［3］。

此外，還有諸如抗干擾雷達(dá)信號(hào)的設(shè)計(jì)、雜波抑制技術(shù)以及被動(dòng)探測(cè)與定位技術(shù)等一系列雷達(dá)抗干擾技術(shù)也有很廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的效果。

3 基于環(huán)境感知的雷達(dá)智能抗干擾體系

盡管傳統(tǒng)的雷達(dá)抗干擾方法在雷達(dá)反干擾中取得了很大的成績(jī)，但是在日益復(fù)雜的雷達(dá)干擾環(huán)境和日益精深的現(xiàn)代雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)要求下，它們的不足之處也越來越明顯，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

1）雷達(dá)面臨的干擾問題很難依賴于某一類對(duì)抗技術(shù)圓滿解決，而是需要雷達(dá)系統(tǒng)充分利用多種技術(shù)綜合協(xié)作來應(yīng)對(duì)；

2）目前雷達(dá)的反干擾手段以人工操作為主，應(yīng)對(duì)干擾場(chǎng)景變化速度慢，不能滿足戰(zhàn)場(chǎng)迅速變化的復(fù)雜電磁環(huán)境，通常的處理方式是反復(fù)嘗試各種抗干擾手段，從而貽誤了最佳戰(zhàn)機(jī)；

3）缺乏有效評(píng)估干擾環(huán)境的技術(shù)手段，無法感知干擾的參數(shù)和類型，雷達(dá)受到干擾及受到干擾的種類缺少自動(dòng)化辨別的設(shè)備。

所以，雷達(dá)向認(rèn)知化和智能化發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢(shì)［12］。捷變頻雷達(dá)可以看作智能雷達(dá)的雛形，這種雷達(dá)能夠工作在敵方干擾功率最弱的頻率上或者迫使干擾機(jī)實(shí)施寬帶干擾而降低干擾功率密度，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾。

我們所說的雷達(dá)智能抗干擾系統(tǒng)，它應(yīng)當(dāng)具備認(rèn)識(shí)、決斷、處理、再認(rèn)識(shí)、再?zèng)Q斷、再處理這樣不斷循環(huán)的過程。這要求雷達(dá)應(yīng)該具備如下幾個(gè)特性：

1）干擾環(huán)境綜合感知特性。雷達(dá)抗干擾系統(tǒng)能夠在沒有外界直接干涉和指導(dǎo)情況下，以特定的方式響應(yīng)干擾環(huán)境的變化，并根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和感知到的干擾環(huán)境信息，不斷進(jìn)行雷達(dá)干擾模型庫(kù)、特征參數(shù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)的更新；

2）根據(jù)綜合特征進(jìn)行的智能干擾識(shí)別與分類；

3）智能化的抗干擾措施調(diào)度。通過策略優(yōu)化推演，找到可以應(yīng)用于多種復(fù)雜場(chǎng)景的抗干擾策略，并將各種因素參數(shù)化，使用計(jì)算機(jī)定量分析，求解出復(fù)雜的應(yīng)對(duì)策略［10］。

文獻(xiàn)［5］中，賁德等將機(jī)載雷達(dá)認(rèn)知反干擾分為干擾特征提取、干擾識(shí)別、反干擾調(diào)度和反干擾措施四個(gè)部分，并提出反干擾工作原理框圖，如圖1所示。

通過對(duì)雷達(dá)通道中的干擾特征進(jìn)行分析并提取，從而完成干擾的分類，并針對(duì)不同類型的干擾，分別調(diào)用對(duì)應(yīng)的干擾對(duì)抗措施。

王峰等在雷達(dá)智能抗干擾體系研究［6］中，提出智能化抗干擾技術(shù)在一定程度上具備認(rèn)知雷達(dá)的概念與技術(shù)。智能化雷達(dá)反干擾技術(shù)的核心即為自動(dòng)識(shí)別干擾類型并自動(dòng)采取反干擾措施，完成干擾的對(duì)抗，其主要體系構(gòu)成如圖2所示。并指出智能化反干擾將具備更為復(fù)雜的準(zhǔn)則和認(rèn)知通道，可以應(yīng)對(duì)更多種類的干擾。

4 雷達(dá)智能抗干擾體系實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 寬帶與窄帶偵察相結(jié)合的干擾認(rèn)知技術(shù)

雷達(dá)對(duì)干擾環(huán)境的感知是智能抗干擾的基礎(chǔ)。對(duì)干擾源的特征進(jìn)行提取、分析和分類，可以采取不同的應(yīng)對(duì)措施［2］。對(duì)于雷達(dá)智能抗干擾體系而言，環(huán)境感知主要獲取雷達(dá)所需的地理和電磁環(huán)境的信息，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)與多源傳感器和多平臺(tái)的信息交互，完成環(huán)境信息的分析和識(shí)別，對(duì)干擾樣式等進(jìn)行有效甄別，為信號(hào)處理和資源配置提供相關(guān)的信息。

目前，雷達(dá)的抗干擾和工作通道結(jié)合在一起，在正常的工作通道可以獲得的干擾源參數(shù)包括：干擾空間位置、干擾時(shí)域、頻域等特征。但是，當(dāng)雷達(dá)工作在干擾對(duì)抗模式時(shí)，需要更為全面、快速地了解干擾在整個(gè)雷達(dá)可以工作帶寬的分布、干擾源的時(shí)頻變化特點(diǎn)和使用策略等，如此大的數(shù)據(jù)量難以用雷達(dá)的工作通道來傳輸。認(rèn)知雷達(dá)將寬帶偵察通道用于干擾分析、識(shí)別，為干擾分類與抗干擾效果評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于目標(biāo)和干擾特征的分析、提取和分類

目標(biāo)和干擾特征的分析、提取和分類是雷達(dá)智能抗干擾的關(guān)鍵。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿生物腦結(jié)構(gòu)和功能的一種信息處理系統(tǒng)，它具有的“黑箱”功能表現(xiàn)出自學(xué)習(xí)、自組織、非線性、大規(guī)模和并行分布處理等特性，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域包括雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了一定的研究成果［7］。

總結(jié)近年來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在雷達(dá)抗干擾方面的應(yīng)用方法，可以發(fā)現(xiàn)有3種應(yīng)用最成熟也最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：BP網(wǎng)絡(luò)、RBF網(wǎng)絡(luò)和Kohonen網(wǎng)絡(luò)。文獻(xiàn)［8］在介紹了這3種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和算法的基礎(chǔ)上，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在雷達(dá)抗干擾中應(yīng)用的3種思路：干擾和雜波的建模、目標(biāo)和干擾征的提取以及目標(biāo)和干擾的分類。

4.3 智能反干擾調(diào)度策略

反干擾措施的調(diào)度與實(shí)施是雷達(dá)智能抗干擾的保證。反干擾措施調(diào)度處理的核心是智能化的反干擾策略選擇方案。雷達(dá)策略設(shè)計(jì)最為重要的就是通過策略優(yōu)化推演，找到可以應(yīng)用于多種復(fù)雜場(chǎng)景的抗干擾策略［9］。

基于博弈論的反干擾策略研究，將是雷達(dá)干擾對(duì)抗的重要手段［10］。博弈論已經(jīng)大量的應(yīng)用到社會(huì)科學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)之中，將各種因素量化加權(quán)，演變?yōu)榭梢允褂糜?jì)算機(jī)計(jì)算的量化因素，從而可以采用計(jì)算機(jī)分析求解復(fù)雜的應(yīng)對(duì)策略，必將是雷達(dá)智能反干擾的重要研究方向［11］。

5 雷達(dá)智能抗干擾體系發(fā)展展望

目前，關(guān)于雷達(dá)智能抗干擾的技術(shù)研究取得了一定的進(jìn)展，但大多仍停留在概念、模型等方面，至今沒有真正的智能雷達(dá)系統(tǒng)問世。雷達(dá)的智能抗干擾體系打破了傳統(tǒng)雷達(dá)抗干擾模式，所以它的設(shè)計(jì)必須從總體上進(jìn)行考慮。

1）環(huán)境感知模式。多制式雷達(dá)組網(wǎng)的方式在雷達(dá)抗干擾方面起到了很好的作用，而且組網(wǎng)內(nèi)多部雷達(dá)相互合作可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超過單部雷達(dá)的感知能力；利用一定區(qū)域內(nèi)分布的信息收集站點(diǎn)，構(gòu)建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合多種平臺(tái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，形成網(wǎng)絡(luò)化感知體系，可迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的感知；

2）動(dòng)態(tài)的環(huán)境認(rèn)知建?！，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求能夠?qū)崟r(shí)感知目標(biāo)及周邊戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息，然而在當(dāng)前高密度電磁環(huán)境中，輻射源數(shù)目多且差異大，因此為了能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行認(rèn)知，就必須對(duì)周邊電磁環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)的環(huán)境認(rèn)知建模，通過統(tǒng)一的模型架構(gòu)來描述不同類型的信息；

3）知識(shí)輔助的決策模塊。具有認(rèn)知能力的雷達(dá)系統(tǒng)在資源管理調(diào)度方面將發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，其對(duì)于環(huán)境的感知能力、對(duì)事件的判決推理能力將為資源的有效分配提供保障。形成一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)模塊是一種發(fā)展趨勢(shì)，它具備實(shí)時(shí)更新的動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，以及知識(shí)輔助決策系統(tǒng)，它可以基于規(guī)則進(jìn)行知識(shí)的應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

總的來說，面對(duì)當(dāng)前越來越復(fù)雜的電磁環(huán)境和干擾，需要雷達(dá)的抗干擾技術(shù)不斷向前發(fā)展。本文對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了綜述，分析了雷達(dá)在傳統(tǒng)的功率對(duì)抗、空間對(duì)抗、極化對(duì)抗、頻率對(duì)抗和綜合對(duì)抗方面的技術(shù)方法和基本原理，并重點(diǎn)總結(jié)分析了目前雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)體系的相關(guān)理論方法，就雷達(dá)智能抗干擾體系的干擾認(rèn)知、分類與決策過程及思想進(jìn)行了詳細(xì)闡述。雖然雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)仍然處于起步階段，但雷達(dá)抗干擾形勢(shì)的迫切性，客觀上要求雷達(dá)向智能化的方向發(fā)展。雷達(dá)智能抗干擾技術(shù)作為智能雷達(dá)與認(rèn)知雷達(dá)的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)，必將得到長(zhǎng)足的發(fā)展。