雷達信號環(huán)境的一體化模擬方法探討

周楚雄

摘 要：本文通過對信號環(huán)境下雷達類裝備的研究，以滿足雷達裝備在復雜電磁環(huán)境中的應用需求。在以信號相干特征為劃分依據，對信號環(huán)境進行分類，據此提出一體化雷達信號模擬方案，并對其中的難點和技術做了簡要論述，以期為實驗雷達類裝備在復雜電磁環(huán)境適應性研究方面提供方法支持。

關鍵詞：信號環(huán)境；復雜電磁環(huán)境；電磁環(huán)境模擬

中圖分類號：TN971 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0204-01

目前，在利用四類模擬器——環(huán)境雜波模擬器、目標回撥模擬器、干擾信號模擬器、背景信號模擬器——對雷達系統(tǒng)進行測試的過程中，發(fā)現了大量的問題。細究起因，發(fā)現在對四環(huán)境要素（目標回波、環(huán)境雜波、北京信號、干擾信號）進行進行分解時，主要考慮的信號來源，但是這幾個要素之間具有一些共性，致使在評估時無法把發(fā)現的問題精準的歸入四類環(huán)境影響要素中。比如干擾信號模擬器的遮蓋性干擾特征就與背景信號模擬器類似，目標回波和環(huán)境雜波又與干擾性好模擬器的欺騙性干擾特征類似，幾種問題相互交合，難以歸類。

1 電磁環(huán)境分析

按雷達信號探測能動性分類，雷達分為主動探測雷達裝備和被動探測雷達裝備，以主動探測雷達為對象進行研究，信號一般分為兩種，其一是由雷達發(fā)射設備自身發(fā)出，然后被反射回來的主動搜尋信號，被視為有用的；其二是并不是雷達主動尋找的信號，“被進入搜尋目標”的信號總和，根據具體情況，這些信號被稱為雜波、噪聲或干擾。

對應的在衡量雷達功能效率時，就有了信雜比、信噪比、信干比三個物理指標。雷達裝備只是根據自身特性進行發(fā)射和接受信號，并不能分辨出有用與無用，但對于設計者來說是為了獲得“有用信號”，在后續(xù)處理中，設計者根據相關信號的能量大小選擇繼續(xù)探究還是丟棄。但是若從雷達類裝備角度考慮，信號當分為相干類與非相干類兩大類。相干類的特征是與雷達發(fā)射裝備直接相關的信號，而隨機的信號歸入非相干類。以此為前提，來提取探測過程中所需要的目標回波[1]。

2 一體化設計分析

雷達在實際工作過程中同時接到兩種信號，即相干類與非相干類，那么，信號環(huán)境模擬器的設計分為兩類，一類是相干類信號模擬器，一類是非相干類信號模擬器，共性是都有信號發(fā)射并伴有波形產生，區(qū)分在于信號特征參數。在具體設計模擬器時，硬件架構兩者應統(tǒng)一實現，在系統(tǒng)軟件操作界面體現不同點。

2.1 系統(tǒng)架構

一體化機構硬件系統(tǒng)主要包含三個部分天線集陣、射頻通道和信號處理機。軟件系統(tǒng)的功能主要實現對信號存儲和提取，輸出控制及數據庫等等。其中，硬件系統(tǒng)有四個輸入通道和六個輸出通道，各通道根據功能劃分為上中下，上面是為了產生非相干類干擾信號，如有源欺騙類信號，中間通道可用來產生雜波目標回波等相干類信號，下面是為了生成噪聲干擾等非相干類信號。

2.2 技術重點

實現以上描述的設計，需要突破以下幾項重點技術。硬件上，主要解決寬帶在接受和采集信號方面的技術，從雷達發(fā)射信號的頻譜特征、波形特征等列為重點實現對象。軟件上要突破數據處理技術，即把采集到的數據按模型庫做模塊化處理，然后按照參數特征做信號合成。

3 實現路徑難點分析

一體化系統(tǒng)是為了雷達類裝備更好的適應復雜電磁環(huán)境，有效的評估其適應能力，需要獲取重要參數指標，難點在于以下幾個方面，參數指標確定依據，實驗內容如何設計，如何根據試驗內容模擬定量環(huán)境要素，其中的關鍵點在于參數指標的設定。確定可靠的參數指標的困難在于這些數值雖然與多種物理量相關性強，但是卻并不是一一對應的關系，以至于沒有辦法納入現有的函數關系中，主要依賴工作人員的經驗性認知。在相干類信號環(huán)境中，信號間的差異和不同點是考慮重點，比如，目標回波信號在位置、速度和數量等信息特征上與欺騙類信號不同，而信號的特征事實上包含了信號的反映內容，那么信號特征差異也就意味著信息的差異。對于非相干類信號環(huán)境，相同能量值對應各種頻帶和到達角，即函數關系的差異化。即便這三個參數一致，能量值與脈沖仍然不是一一對應的。所以，問題可以表述為如何設定參數的區(qū)間值，而不是固定值。

在具體實現路徑上，依據本文對信號的劃分，可以試用一種新的做法。首先統(tǒng)一測驗相干類信號，把特征相似的信號與目標回波歸類為“相似類信號”，繼而劃分取值區(qū)域，為復雜電磁環(huán)境中雷達適應能力的重要參考。也就是說，如果“相似類信號”值越大，說明雷達適應能力越弱，反之，說明雷達裝備的適應性比較強。其次，用相同的做法對非相干類信號統(tǒng)一測驗，在該類信號與雷達運行過程具有相關性的基礎上，根據顯示非相干類信號與目標回波關系的數據稱為“相關強度比”，繼而確定取值區(qū)域，作為衡量雷達裝備適應復雜電磁環(huán)境能力的另一個指標。雷達若在“相關強度比”高值域正常工作，說明適應性強，反之，說明適應能力差。

另外，在整體控制上，相干類與非相干類信號之間的比例關系確定，然后可以對現實場景進行分布和時序控制等方面是又一個難點。

筆者通過對信號的重新分類，在此基礎上提出一體化設計構想，以滿足雷達類裝備更好的適應復雜電磁環(huán)境，在提出相關技術難點的同時，也討論了解決的思路和路徑，僅作為進一步研究復雜電磁環(huán)境適應性的參考。

參考文獻

[1]蔣立正，孟新，劉洪亮，等.某雷達信號環(huán)境模擬器雜波模擬方法研究[J].計算機仿真，2007，24（12）：295-299.