靈巧干擾及其對抗技術綜述

金珊珊，王春陽，李欣

(空軍工程大學 防空反導學院，陜西 西安 710051)

0 引言

隨著軍事技術的發展，電子對抗技術在現代戰爭中占據了越來越重要的地位，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一直是最熱門的研究話題。

現代雷達采用脈沖壓縮、脈沖多普勒等新的信號體制，并且在接收機中采用相參接收技術，具有很大的匹配處理增益，能夠在很大程度上抑制雜波和非相參干擾。傳統的噪聲遮蓋性干擾，在對新體制雷達進行干擾時，由于無法獲得匹配接收的增益，導致大部分的干擾能量都沒有得到利用。而傳統的噪聲干擾，需要更大的干擾功率，才能獲得更好的干擾效果，這在工程上造成了較大的困難。在這種背景下，提出了靈巧干擾技術，即利用其與雷達信號匹配的特點，來對抗脈沖壓縮、脈沖多普勒等新體制雷達[1-2]。

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“靈巧噪聲干擾”的概念[3]：“靈巧噪聲干擾由干擾機在雷達的中心頻率附近發射許多噪聲猝發脈沖，它們在時間上與真正的目標回波重疊并且覆蓋住目標回波。這種干擾波形沒有真正的轉發式干擾機的全部效果，但是要求比真正的噪聲干擾機更多地了解敵雷達信息，然而，它能比真正的噪聲干擾機更好地利用可資利用的干擾能量，而且比較不大可能受SLC和SLB抗干擾技術的影響。”在施萊赫提出靈巧干擾的概念之后，經過10多年的發展，針對不同體制的雷達，電子對抗工作者從靈巧干擾的原理和產生方法、靈巧干擾的效果、靈巧干擾的對抗方法等方面對其進行了研究。

1 靈巧干擾的產生和分類

靈巧干擾信號是一種新的干擾信號形式，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[4]。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主要是基于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，對其進行相應的處理，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。

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干擾信號的方法[5-8]。

1.1 基于噪聲調制的靈巧噪聲干擾

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，在雷達接收機的輸出端產生幅度、時間、相位均隨機的假目標，并且在時域覆蓋住真實目標回波的位置，達到遮蓋的效果。其產生原理如下圖1所示。

目標雷達信號被干擾機偵察天線接收、放大后，與系統本振混頻降至中頻，再經A/D采樣后分2路，一路送至數字存儲器將信號保存起來，另一路送至信號分析器，信號分析器根據分析出的雷達信號特征參數產生控制數據，控制噪聲單元產生適當長度和類型的視頻噪聲。控制電路負責向A/D，D/A發出工作或停止命令，以及控制數字存儲器的讀寫。卷積運算器用來完成信號數據與視頻噪聲數據的卷積運算，運算結果經D/A轉換后成為模擬中頻信號，然后再與本振混頻后得到射頻干擾信號，經功放和天線輻射出去。

靈巧噪聲干擾信號可以通過窄帶噪聲卷積或乘積調制雷達發射信號產生。其調制信號在時域上的起止時間與雷達發射脈沖相同，這種調制后的干擾信號在頻域上覆蓋回波信號頻譜，在時域上產生假目標群，遮蓋真實回波的時域波形。這種干擾方式，有效地提高了噪聲干擾信號的能量利用率，但是與傳統的噪聲干擾相比，這種干擾需要存儲雷達的脈沖信號，并進行相應的處理，這也就是D.C.施萊赫所說的“比真正的噪聲干擾機更多地了解敵雷達信息”。

圖1 卷積調制靈巧噪聲干擾原理圖Fig.1 Schematic diagram of smart noise jamming based on convolution modulation

1.2 基于信號時域和頻域變換的靈巧多假目標干擾

這種干擾信號通過對雷達信號進行延時、移頻、采樣、調相等處理產生，在產生干擾信號的時候，這些相應的處理可以使用一種，也可以組合起來使用以便達到更好的干擾效果。下面對這些處理方法的原理分別進行分析。

1.2.1 信號延時

這種方法產生的靈巧干擾信號在時域通過對雷達信號的脈沖進行復制，并延遲一定的時間轉發，信號轉發的延遲時間小于雷達的脈沖寬度，通過多次轉發形成覆蓋真實回波的假目標群，達到“在時間上與真正的目標回波重疊并且覆蓋住目標回波”的干擾效果。這種干擾信號與傳統的延時轉發假目標干擾的區別在于傳統欺騙干擾的脈沖延遲時間大于雷達的脈沖寬度，真實目標與假目標在時域的位置是可分辨的。

1.2.2 信號移頻

這種方法產生的靈巧干擾信號在頻域對雷達信號頻譜進行一定的搬移，根據傅里葉變換的性質，這相當于是雷達信號載頻上附加對應的干擾頻率，同樣會在雷達回波附近產生假目標。因而通過控制移頻的參量，不僅可以實現假目標干擾，也可通過產生假目標群實現“遮蓋”的效果。

1.2.3 信號采樣

信號延時和移頻方法是通過復制和存儲雷達的整個脈寬內的信號來實現的，因此生成的干擾信號在時間上滯后于真實目標回波，這就需要在雷達信號的下一脈沖實施干擾。由于無法保證假目標群與真實目標回波的出現位置相同，故而對干擾信號的控制提出了更高的要求。為了解決這一矛盾，根據采樣定理，可以對雷達的脈沖信號進行采樣、存儲、調制、轉發來得到靈巧干擾。通過這種方法產生的靈巧干擾信號不僅可以獲得雷達接收機的處理增益，還解決了干擾信號的實時控制問題。

1.2.4 信號調相

信號調相是在雷達信號上調制按照一定規律變化的附加相位。根據傅里葉變換的性質，在時域信號附加一定的相位調制，并不改變信號的頻譜結構，只會對信號的頻譜進行一定的搬移，通過控制調相的規律，就可以靈活控制假目標的參數。

2 靈巧干擾的實際應用

在相關的文獻中，提出了眾多靈巧干擾樣式，這些干擾樣式均是基于上述原理，區別在于應用的信號處理方法和組合方式的不同。下面以當前研究中常見的幾種靈巧干擾為例來進行說明，而不再對單純應用一種信號處理原理的靈巧干擾進行分析。

2.1 信號延時+信號采樣

這種組合常見的一種形式是脈沖前沿復制轉發干擾。其原理是對雷達脈沖的前沿進行復制，之后進行延時轉發，延時的時間小于雷達的脈沖寬度。此外還有一種干擾形式為數字多時延干擾，是根據預定的干擾目的，對雷達信號進行相應采樣，之后按照預設的規律進行延時轉發。

2.2 信號移頻+信號采樣

這種組合由于采樣方法的多樣性，因此衍生出眾多的靈巧干擾樣式。例如子脈沖調頻干擾，這種干擾是將雷達脈沖分為多個片段，之后對每一個脈沖片段進行移頻，不僅解決了干擾信號發射時機的控制問題，而且使每一個片段都獲得了接收機的處理增益，獲得了較好的干擾效果。

2.3 信號調相+信號采樣

這種組合的常見干擾樣式為等間隔采樣調相干擾。這種干擾是在等間隔采樣干擾的基礎上，對每一個采樣片段附加一定的調制相位，使干擾信號獲得接收機的處理增益，大大提高了干擾能量的利用率。

2.4 靈巧噪聲干擾

常見的干擾樣式為卷積調制靈巧噪聲干擾。實現方法為：將幅度、相位、間隔均隨機的脈沖串與復制的雷達脈沖信號進行卷積，在雷達的下一個脈沖周期對雷達產生影響。通過控制脈沖串的參數，來控制假目標群的參數，達到一種“兼有遮蓋性干擾和欺騙性干擾的效果”。

以上是當前研究中常見的靈巧干擾方法,其干擾效果圖如圖2所示。在下一步的研究中，通過對上一節所述的幾種信號處理方法進行組合，并進行不同的控制和處理，就可產生更多的靈巧干擾信號，應用于電子對抗作戰。

3 對抗靈巧干擾的方法

3.1 信號鑒別

靈巧干擾的干擾效果是產生大量的隨機假目標，這些假目標的產生是利用DRFM復制的雷達脈沖信號，通過一定的調制與控制產生的。在假目標產生的過程中，由于控制方法的不同以及DRFM技術的固有特點，使得真實目標與假目標存在一定的差異，因此可以利用這些差異對靈巧干擾進行鑒別。當前研究中，靈巧干擾鑒別主要有2個方向，一是算法鑒別，二是波形特征鑒別。

3.1.1 算法鑒別

文獻[9]和[10]分別提出了利用算法對靈巧干擾產生的假目標進行鑒別的方法。文獻[9]提出利用發射驗證信號剔除假目標的方案，這種方法根據靈巧干擾信號在雷達信號處理中的輸出，發射一個驗證信號對檢測到的目標進行驗證，如果驗證信號能在設定的時間內收到，則判定為真實目標，不然就作為假目標剔除，之后進行下一步的驗證。文獻[10]則根據干擾信號與回波信號在參數上的差異，提取出矩峰度系數、相位門限內概率、特征指數及分數低階自相關最大值的平均值四個特征進行模糊模式識別，具有較好的識別效果。

3.1.2 波形特征鑒別

DRFM技術在復制、存儲雷達脈沖信號時是基于采樣定理，由于采樣的時候是利用矩形窄脈沖而非嚴格的沖擊函數，因此，DRFM輸出的信號與真實雷達回波在時域和頻域波形特征上存在較大的差異[11]。在時域上的差異包括脈沖波前后沿坡度差別、脈沖頂部分層差別、脈沖底部封口現象；頻域的差異包括雜散信號、寄生信號、調幅信號，如圖3，4所示。

圖2 幾種典型靈巧干擾的干擾效果圖Fig.2 Interference effects of some typical smart noise jamming methods

圖3 靈巧干擾信號與真實雷達回波信號時域波形區別Fig.3 Time domain waveform distinction between smart noise jamming signal and real radar echo signal

圖4 靈巧干擾信號頻域波形Fig.4 Frequency domain waveform of smart noise jamming signal

極化域上的差異主要是指瞬時極化散射特性[12]。由于真實雷達回波在發射和接收過程中經過了目標的調制，其瞬時極化特性受到目標特征的影響，而DRFM技術復制、存儲、轉發的干擾信號則沒有這些特征，因此，可以通過回波的瞬時極化散射特性進行識別。

3.2 提高雷達的反偵察能力

通過提高雷達的反偵察能力，可使敵方的偵察接收機難以截獲我方的雷達信號，從而難以分析我方雷達的信號參數，也難以儲存雷達脈沖信號，使敵方無法實施靈巧干擾。此方法包括降低輻射信號的峰值功率、發射復雜波形的雷達信號、隨機頻率捷變等。

3.3 雷達信號參數捷變

靈巧干擾信號產生方法的核心是雷達脈沖信號復制。通過雷達信號參數的捷變，可以使敵方的靈巧干擾信號產生的假目標群與真實目標回波在時域上的位置出現不一致，從而能夠區分真實目標回波與干擾。這些信號參數捷變措施包括重復周期捷變、極化捷變、脈寬捷變等。由于這些方法能夠極大地縮短靈巧干擾信號對雷達的影響持續時間，因此使雷達保持了一定的探測能力。

3.4 通過戰術手段削弱靈巧干擾的作用

靈巧干擾通過復制雷達的發射信號形成干擾，由于不同的雷達其工作波形是不同的，即使是同樣的型號，其在不同的時刻和工作狀態下的發射信號波形也是不同的，這也就意味著靈巧干擾信號每次釋放時僅能對一部雷達或者同一個型號的某幾個雷達起到干擾效果。對組網雷達而言，當受到靈巧干擾時，網內總是有雷達是可以正常工作的，因此，可以通過雷達組網實現對干擾源的跟蹤，從而從源頭上消除靈巧干擾的影響。

4 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效果。本文分析了當前靈巧噪聲干擾的形成方法以及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。

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