靈巧干擾及其對抗技術的研究現狀與展望

金珊珊，王春陽，馮存前，田 波

（空軍工程大學，西安 710051）

0 引 言

電子對抗技術在現代戰爭中的地位隨著各種軍事技術的發展變得日益重要。作為現代防空體系的核心傳感器，雷達的干擾與抗干擾技術始終是各國最熱門的研究課題。

現代新型雷達普遍采用了相參脈沖、脈沖壓縮等發射信號形式，具有時寬大、帶寬大等特點，并且在接收機里面使用相參接收技術，極大地抑制了雜波干擾和非相參干擾，增大了傳統壓制干擾和欺騙式干擾對其產生顯著干擾的難度。作為一種新的干擾信號形式，靈巧干擾是通過對雷達信號的脈內特征進行調制產生的，可以有效對抗雷達新體制和新技術，因此受到了廣泛的關注和研究。

D.C.施萊赫在其1999年出版的《信息時代電子戰》一書中首次提出“靈巧干擾”的概念［1］：“靈巧干擾同時具有壓制干擾和欺騙式干擾的特點，干擾通過在雷達中心頻率附近發射許多在時域上與真實目標回波重疊，并且覆蓋住目標回波噪聲的猝發脈沖來實現。雖然這種干擾波形沒有真正的轉發式干擾機的全部效果，但是由于其了解的敵雷達信息比真正的噪聲干擾機多，因而與真正的噪聲干擾機相比，它能夠更好地利用干擾能量，而且不易被旁瓣取消（SLC）和旁瓣消隱（SLB）抗干擾技術影響。”

在施萊赫提出靈巧干擾的概念之后，國內外許多學者都對這一概念進行了研究，目前的研究主要集中在干擾實現方法［2-3］、干擾效果分析［4-5］、對抗方法研究［6-7］等方面。本文就近年來靈巧干擾領域的研究做一探討。

1 靈巧噪聲信號的產生和分類

靈巧噪聲信號與雷達發射波形相匹配，在雷達的匹配濾波器中能夠產生較好的響應輸出，同時具有一定的隨機性，加大了雷達檢測的難度，具有良好的干擾性能。靈巧干擾技術實現的難點在于實現干擾信號與雷達發射波形的匹配。在當前技術條件下，主要通過以下2種方法產生靈巧干擾信號：

（1）直接數字合成（DDS）；

（2）利用射頻存儲器（DRFM）存儲雷達信號并進行相應的調制［8］。

這2種方法都可以用于產生靈巧干擾信號，但實際中，由于DDS技術需要較多的情報支援，因此當前對靈巧干擾信號產生方法的研究大部分是基于DRFM技術實現的。

DRFM是把輸入的敵方雷達信號變成相應的數字量，保存在數字寄存器中，并根據雷達信號的形式，對其進行相關的處理，以產生與雷達發射波形相匹配的干擾波形，然后再調制為射頻發射信號發射出去。典型的基于DRFM的卷積調制靈巧噪聲干擾機的結構如圖1所示。

圖1 一種基于DRFM的靈巧噪聲干擾原理圖

在近年的研究中，通過DRFM技術的應用，研究者們提出了許多產生靈巧噪聲干擾信號的方法［9-10］。

1.1 基于噪聲調制的靈巧噪聲干擾技術

這種方法將噪聲信號與DRFM復制的雷達脈沖信號進行卷積或者乘積調制。此時，干擾信號可以獲得目標雷達匹配濾波器的處理增益，并且使雷達的旁瓣對消和旁瓣消隱抗干擾技術失效。其原理為：

（1）卷積調制信號的產生原理：白噪聲n0（t）經帶通濾波器H1（t）濾波，形成窄帶白噪聲n1（t），再經H2（t）變換后形成復信號n2（t），即為所求的調制信號，其數學表達式為：

（2）乘積調制信號的產生原理：白噪聲n0（t）經過變換，成為具有隨機相位的余弦信號n3（t），n3（t）經帶通濾波器H3（t）濾波后形成窄帶噪聲n4（t），即為所求的調制信號，其數學表達式為：

假設雷達的發射信號為si（t），干擾源與雷達間的距離為R，目標散射面積為σ，則目標的響應函數為：

式中：tr＝2R／c?；夭ㄐ盘柕臄祵W表達式為：

干擾信號Jr（t）可分為卷積調制和乘積調制，其表達式分別為：

回波信號與干擾信號同時進入接收機，經過脈沖壓縮后，其卷積調制和乘積調制分別為：

其干擾效果是在雷達顯示器上產生大量的隨機假目標，覆蓋真實目標回波，使雷達無法有效檢測，達到一種類似“壓制”的效果。這些假目標的位置和幅度與調制噪聲有關，可以通過選擇噪聲的參數來控制假目標的幅度和出現的位置。

1.2 基于時頻域信號復制的靈巧干擾技術

這種干擾的實現是通過對雷達信號在時域和頻域進行部分采樣并進行一定的處理后形成干擾信號發射出去，這些處理包括延時、移頻、采樣轉發等。基于這種原理形成靈巧干擾的方法有：基于移頻的密集假目標干擾、脈沖前沿復制干擾、時域采樣干擾等。

（1）基于移頻的密集假目標干擾

這種干擾的實現是將接收到的雷達信號頻率存儲在DRFM全脈沖（含脈內調制信息）中，通過相關算法對其進行適當的移頻、調制，而后進行復制轉發。這種干擾信號被雷達接收機接收后，可在真實目標的前后形成若干個虛假目標和干擾信號。由于經過多次復制轉發可形成大量的假目標，從而破壞或擾亂了雷達對真實目標的檢測、識別和跟蹤，達到了良好的干擾效果。

（2）脈沖前沿復制干擾

脈沖前沿復制干擾巧妙地利用了脈沖壓縮雷達信號處理的脈壓時延特性，將窄帶噪聲調制到假目標上，實時破壞了回波信號的匹配接收。通過快速引導數字射頻存儲器連續復制雷達信號的前沿，并將其循環輸出，或者根據需要在復制的前沿信號上調制與雷達信號具有相同帶寬的噪聲信號，使干擾信號在時域上快速跟上雷達回波，實現了快速瞄準噪聲干擾的效果。

（3）時域采樣干擾

時域采樣干擾形式是根據采樣定理，在雷達信號的脈沖時間內采樣并轉發。由于轉發信號與原始雷達信號具有較強的相關性，所以可獲得較大的匹配濾波增益，而且由于是采樣干擾，不需要存儲全部的雷達波形信息，所以，這種干擾樣式產生的假目標相對真實目標延時較小，有較好的干擾效果。根據采樣方式的不同，時域采樣干擾形式分為脈內等間隔采樣、脈內參差采樣、脈內隨機采樣。其中脈內隨機采樣的干擾效果更為接近噪聲，形成一種梳狀干擾的效果。

1.3 基于信號合成的梳狀譜干擾

為了對線性調頻超寬帶雷達進行干擾，文獻［12］提出了一種梳狀譜干擾技術。這種干擾技術的思想是集中干擾信號功率，對頻域內的幾個頻率點進行強干擾，從而破壞雷達回波信號與參考信號的相關性，使雷達在相關處理中出現更多的旁瓣。其實現方式是在超寬帶（UWB）雷達工作的頻段內加入具有梳狀頻譜的干擾信號。當干擾信號達到一定程度時，匹配濾波處理就無法反映目標的位置信息和反射系數特性。

其信號表達形式為：

這種干擾方式通過在超寬帶雷達的頻譜范圍內形成多根譜線，覆蓋真實的目標回波。由于現代的超寬帶線性調頻雷達能夠有效地抑制點頻干擾信號，在實際應用中，梳狀譜干擾信號很可能被雷達作為多個點頻干擾信號抑制掉。為了避免出現這種情況，可以采用隨機的梳狀譜信號作為干擾信號。即從雷達的工作帶寬中隨機選取若干個頻率點，合成梳狀譜信號，實現靈巧噪聲干擾。

這種干擾形式與脈內隨機采樣干擾形式的區別在于脈內隨機采樣干擾的采樣信號是幅度和時間隨機的信號，并且是通過對雷達信號采樣獲得梳狀干擾的效果，而這里的梳狀譜信號則是根據雷達的工作頻帶選擇相應的梳狀頻譜分布以獲得對真實目標回波的靈巧干擾效果。

2 對抗靈巧噪聲的方法

靈巧噪聲干擾作為一種新型的干擾，針對的就是現代雷達采用的新的信號樣式，因此傳統的抗干擾方法尚無法有效對抗靈巧噪聲干擾，但是國內許多相關的研究人員通過分析靈巧噪聲干擾的原理，提出了一些針對性的對抗方法。

2.1 發射驗證信號剔除靈巧噪聲干擾

發射驗證信號剔除靈巧干擾方法的原理流程如圖2所示。根據雷達檢測的混有靈巧干擾的目標參數，發射1個驗證信號對空域中的目標進行逐個的驗證，如果驗證信號能在設定的［t1，t2］時間內收到，則判定為真實目標，進行顯示，然后繼續下一個目標驗證；否則為假目標，進行剔除，繼續下一個目標驗證［13］。

這種方法的優點在于認證信號不會被干擾。通過分析這種方法的原理發現，這種方法抗干擾的優越性在于驗證的目標對于干擾機來說是未知的，使干擾機所采用的基于DRFM的靈巧干擾無法有針對性地控制所產生的脈內假目標，導致干擾失效。但當靈巧干擾機利用噪聲調制產生干擾信號時，干擾信號會在雷達目標回波附近產生大量隨機假目標，當假目標對目標回波的覆蓋達到一定程度時，會使這種方法的工作時間大大增加，從而失去實時性，不能真正有效地對抗靈巧噪聲干擾。此外，靈巧噪聲會使雷達對目標的檢測出現困難，而這種方法則是在雷達檢測出目標之后進行處理，因此其實際應用價值有待檢驗。

圖2 剔除靈巧噪聲干擾方法示意圖

2.2 利用波形識別技術剔除靈巧噪聲干擾產生的假目標

這種方法的原理是：靈巧噪聲干擾是利用DRFM對雷達信號的采樣進行復制，而真實的雷達回波則是雷達信號經目標散射而形成的，二者的產生原理不同，所以存在波形上的差別，利用這一點來區分干擾信號與真實回波。

（1）兩者在時域的區別［14］

（a）脈沖波前后沿坡度差別

DRFM產生的脈沖信號前后沿較陡，而真實的雷達回波是經過多點反射后疊加形成的，因此其前后沿較平緩。

（b）脈沖頂部分層差別

通過電調衰減模擬出來的DRFM信號產生的脈沖頂部分層是均勻、平直的；而在實際的反射過程中，目標的反射面存在不穩定運動，使得其分層表現出隨機性。

（c）脈沖底部封口現象

受接收前端電磁環境和干擾機設計水平的限制，DRFM信號會出現脈沖底部封口現象，即漏脈沖現象，而真實回波信號則沒有。

（2）兩者在頻域的區別

（a）雜散信號

由于實際噪聲干擾的抽樣函數通常采用矩形窄脈沖，因而在對抽樣值進行階梯量化的過程中，會在頻域引入量化的雜散信號。

（b）寄生信號

抽樣方法的采用會形成1組間隔為抽樣頻率fc的信號。受帶寬影響，在實施噪聲干擾時，干擾機很難徹底濾除基帶附近的寄生信號。因此，通過檢測信號中是否存在寄生信號可以來識別噪聲。

（c）調幅信號

當采樣頻率與雷達信號頻率不滿足整數倍關系時，在符合采樣定理的條件下，恢復出的信號仍會出現差拍調幅現象，并且會隨采樣頻率和雷達信號頻率發生變化。

文獻［14］將靈巧噪聲干擾信號與真實雷達回波信號在時域和頻域進行了對比，如圖3和圖4。

圖3 靈巧干擾信號

圖4 靈巧干擾信號與真實雷達回波信號頻域波形區別

這種方法提供了一種鑒別靈巧噪聲干擾的依據，但在實際應用中，如何利用上述差別對靈巧噪聲進行剔除是一個需要繼續研究的問題，而且隨著干擾強度的增加，這種鑒別方法的難度逐漸加大。

3 結束語

靈巧干擾是一種新型的干擾樣式，對現代雷達的新技術和新體制具有較好的干擾效果。本文分析了當前靈巧噪聲干擾的形成方法、靈巧噪聲干擾的種類，并對每種干擾形式進行了分析，最后總結了當前電子對抗領域所提出的對抗靈巧干擾的方法，對今后的研究具有一定的指導意義。

但是，應該看到，對雷達的靈巧干擾技術不斷發展，但相應的對抗措施卻呈現出一定的滯后性，這是下一步研究的重點。

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