噪聲干擾對雷達發現概率的影響

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噪聲干擾對雷達發現概率的影響

引言

雷達是武器系統的重要組成部分，是獲取目標信息的來源。在現代戰爭中，雷達往往是在干擾環境中工作的。噪聲干擾就是通過干擾機發射噪聲干擾信號，致使雷達對目標的發現概率下降，削弱雷達正常工作的能力，從而達到軍事上的目的。在對雷達干擾效果評估方面，通常把受干擾雷達發現概率受影響的程度作為一個指標。影響雷達發現概率的因素比較多，本文主要考慮干擾距離和干擾功率這兩個因素，分析了發現概率與這兩者之間的關系。

1 雷達干擾樣式

根據干擾的來源，雷達干擾可分為有源干擾和無源干擾[1]。有源干擾是利用專門的干擾設備發射電磁波所形成的干擾；無源干擾是由某些物體反射雷達電磁波所產生的干擾。

根據干擾的作用，有源干擾分為壓制性干擾和模擬性干擾。在壓制性干擾中，最常見的是噪聲干擾。在模擬性干擾中，最常見的是欺騙干擾，它包括角度欺騙干擾、距離欺騙干擾和速度欺騙干擾。根據噪聲干擾的頻帶寬度，噪聲干擾可分為阻塞式干擾、瞄準式干擾和掃頻式干擾。

2 噪聲干擾信號特性

有源壓制性干擾通常是采用噪聲信號調制載頻實現的，最廣泛應用的是噪聲調幅和噪聲調頻。

2.1 噪聲調幅

噪聲調幅干擾是用噪聲對載頻信號調幅產生的，可表示為：

圖1　噪聲調幅干擾的功率譜

噪聲調幅干擾信號的特點是：有較強的載波功率，干擾帶寬內的功率密度較均勻，它主要的缺點是干擾帶寬較窄，只適合作窄帶瞄準干擾。

2.2 噪聲調頻

噪聲調頻干擾是用噪聲對載頻信號進行頻率調制產生的，可表示為：

噪聲調頻干擾功率譜密度分布滿足高斯分布，具有帶寬大、幅度動態范圍小、功率利用率高的特點，是目前應用最廣泛的一種壓制性干擾信號形式。

圖2　噪聲調頻干擾的功率譜

3 發現概率與干擾距離的關系

3.1 理論推導

雷達發現目標的可能性大小，是依據統計規律進行統計的，最常用的統計信號檢測準則是聶曼-皮爾遜準則[2]。首先選定一個虛警概率指標，然后借助目標回波信號加接收機內部噪聲的統計分布規律確定一個檢測門限電壓，就可求出在一定虛警概率下信號的發現概率。

采用高斯噪聲對雷達進行干擾，高斯噪聲的概率密度函數服從瑞利分布，為均方根噪聲電壓。

設信號的信噪比為SNR=S/N，且有如下關系：

根據雷達方程和干擾方程[3]可得雷達收到的目標回波功率與干擾信號功率分別為：

在干擾機自衛式干擾情況下，雷達接收機輸入端的目標回波信號和干擾功率比S/J為：

一般情況下，雷達內部的噪聲功率遠小于噪聲干擾，所以在存在人為干擾的情況下，信噪比可以近似的等于信干比，即：

由公式(4)、(8)、(9)可推導出雷達發現概率和干擾機干擾距離的關系：

3.2 仿真分析

某雷達和機載自衛干擾機的參數分別為：

根據公式(10)在Matlab下編程進行仿真，可得在一定虛警概率下，雷達發現概率與干擾距離的關系如圖3所示。

圖3　發現概率與干擾距離的關系

通過圖3可以看出，在干擾機功率固定的情況下，干擾機距離目標雷達越遠，雷達發現概率越小。

4 發現概率與干擾功率的關系

4.1 理論推導

由公式(4)、(8)、(9)可推導出雷達發現概率和干擾機干擾功率的關系：

4.2 仿真分析

某雷達和機載自衛干擾機的參數分別為：

根據公式（11）在 Matlab下編程進行仿真，可得在一定虛警概率下，雷達發現概率與干擾功率的關系如圖4所示。

圖4　發現概率與干擾功率的關系

通過圖4可以看出，在干擾機距離固定的情況下，干擾機功率越大，雷達發現概率越小。

5 結束語

自衛式噪聲干擾是一種常見的壓制性干擾樣式，其結果表現為雷達對目標發現概率的下降。影響雷達發現概率下降的因素很多，但起主要作用的是干擾距離和干擾功率。通過仿真我們從數學理論上比較直觀地看出它們之間的關系，同時也為噪聲干擾條件下雷達受干擾程度評估提供了一種方法。

參考文獻

[1]丁鷺飛,耿富錄.雷達原理[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.

[2]吳順君,梅曉春.雷達信號處理和數據處理技術[M].北京:電子工業出版社,2008.

[3]趙國慶.雷達對抗原理[M].西安:西安電子科技大學出版社,1999.

秦建新（1982—），男，工程師，主要研究方向為雷達信號處理。

鄧玉勤（1979—），男，高級工程師，主要研究方向為雷達總體設計。

李一松（1985—），男，工程師，主要研究方向為雷達數據處理。

上海航天電子技術研究所 秦建新 鄧玉勤 李一松

【摘要】分析了典型的干擾樣式及信號特性，研究了噪聲干擾對雷達發現概率的影響，通過數學理論推導出在自衛式噪聲干擾下，雷達發現概率與干擾機距離及干擾功率的關系，并通過仿真對其進行了分析。

【關鍵詞】噪聲干擾；雷達發現概率；干擾距離；干擾功率

Influence of Noise Jamming on Radar Detection Probability

QIN Jian-xin,DENG Yu-qin,LI Yi-song
（Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute,Shanghai,China）

Abstract:This paper analyses several typical noise jamming styles and their characters,studies the influence of noise jamming on radar detection probability,and deduces the relations between radar detection probability and the jamming distance,jamming power under the self-protection jamming condition through mathematical theory,then analyses it through simulation.

Key words:noise jamming;radar detection probability;jamming distance; jamming power

作者簡介：