低空雷達的智能抗干擾技術研究?

孟憲猛

1 引言

隨著電子戰的快速發展，電子干擾呈現出多樣化、智能化和綜合化等特點，對雷達的工作環境構成嚴重威脅，造成雷達檢測性能嚴重下降，直接影響到雷達的生存和作戰能力。另外低空、超低空突防已成為各國奪取制空權的基本戰術手段，電子干擾技術與低空突防相結合給低空雷達帶來嚴峻的挑戰［1～2］。

目前，低空雷達系統具有副瓣對消、副瓣匿影、捷變頻等多種抗干擾措施，已無法滿足戰場迅速變化的電磁環境，主要表現在以下幾個方面［3～6］：

1）雷達抗干擾措施的選取以人工操作為主，自動化程度低；

2）雷達對外部的環境感知不夠，未能對干擾的類型進行準確識別；

3）對于電子干擾，雷達的抑制性能有限；

4）低空雷達面臨強地雜波，嚴重影響低空目標探測性能。

為保證低空雷達的探測能力，應對外界復雜的電子干擾和強地雜波干擾，增強其低空探測性能，減少雷達探測盲區，需要對低空雷達的智能抗干擾技術進行研究。

2 低空雷達智能抗干擾技術

由于電子干擾的多樣化和智能化特點，雷達往往需要根據外界的電子干擾變化，能夠自適應選取抗干擾措施和綜合運用多種抗干擾措施，實現智能化抗干擾。低空雷達智能抗干擾技術有效地借鑒了認知雷達的技術［7～8］，使得雷達與外界環境的不斷交互和學習，獲取外界環境的信息，通過對外界環境的感知，識別雷達干擾類型，采取反干擾措施，并對雷達抗干擾性能進行評估，評估結果為抗干擾措施的再優化提供支撐，根據雷達目前的主要任務，統籌雷達系統資源，實時調整雷達參數和控制，完成雷達的抗干擾，使雷達的抗干擾性能和工作性能處于最佳狀態，其主要架構如圖1所示。

雷達抗干擾問題的解決，不僅需要有效選擇各種抗干擾措施，還需要雷達系統的進行反干擾設計。在反干擾的設計準則下，對發射、接收、信號與數據處理等分系統進行綜合反干擾設計，形成一個閉環系統，有效地解決雷達的抗干擾問題。

圖1 低空雷達的智能抗干擾技術架構

3 關鍵技術

低空雷達抗干擾的關鍵技術主要包括：干擾感知、抗干擾措施的決策、抗干擾性能評估和系統的反干擾設計。

3.1 干擾感知

干擾感知是雷達對外界干擾環境的感知，形成實時干擾態勢圖，主要包括干擾有無感知、方向感知和干擾類型判別，為針對性選取抗干擾措施提供支持，是雷達實現智能化抗干擾的前提。低空雷達具有獨立的寬帶偵察通道，可以全面、快速地了解干擾在整個雷達工作帶寬的分布，干擾的時頻變化特點，將寬帶偵察通道與主通道相結合，實時對雷達工作區域內干擾信號的頻率、幅度、方位等參數進行測量，并進行干擾信號頻域、時域、空域的特征分析，依據這些特征參數進行干擾類型識別。

3.2 抗干擾措施的決策

抗干擾措施的決策是針對不同類型的干擾，選取合適的反干擾措施進行反干擾，使得雷達的反干擾性能達到最優。由于干擾形式的多樣性與復雜性，對應的抗干擾措施選取也會發生相應的變化，需形成發干擾策略，可以滿足多種復雜的戰場環境［9］。

對于低空雷達，分析系統具有的抗干擾措施，分析每種抗干擾措施能對抗什么類型的干擾和能達到的效果，并反向每種干擾雷達所具有對抗措施，將干擾類型與對應的反干擾策略對應起來，如圖2所示。

圖2 干擾類型及抗干擾措施

對于雷達系統，抗干擾措施的選取策略也是一個關鍵部分，建立一個動態知識庫，用于存儲、調度和更新各種類型的先驗知識。通過動態知識庫不斷優化策略，尋找可以應對多種復雜場景的反干擾策略。低空雷達反干擾的主要手段采用基于“博弈論”的反干擾策略［8，10］，將各種因素量化加權，演變為可以使用計算機計算的量化因素，從而可以采用計算機分析求解復雜的應對策略。

3.3 抗干擾性能評估

抗干擾性能評估是通過建立全面的、多層次的評估指標與理論體系，完成在干擾環境下雷達干擾措施的效果評價［11～12］。抗干擾措施中進行合適的選取，既要使雷達的抗干擾性能達到最佳，又對雷達的工作性能影響較小。

雷達需要根據主要任務，在不影響當前工作模式的條件下，針對當前受到的干擾能提供哪些抗干擾措施，效果能否滿足要求，是否需要調集更多資源，舍棄其它部分性能，采用效果更好的措施，需要雷達系統制定相應判斷準則，并對抗干擾效果進行評估，評估結果為抗干擾措施的再優化提供支撐，形成閉環反饋。

3.4 系統的反干擾設計

從雷達系統出發，在雷達天線、發射、接收、信號處理和數據處理設計中均貫徹反干擾的設計理念。

1）天線反干擾設計

天線是雷達與輻射空間之間的轉換器，通過天線的反干擾設計降低雷達接收干擾的強度，在天線方面的反干擾設計主要是設計超低副瓣天線、高增益天線、窄波束天線等。

2）發射反干擾設計

雷達的發射反干擾設計是主動反干擾技術的重要體現，通過低截獲波形和復雜波形設計、發射波形優化等，使干擾設備難以截獲雷達發射信號，增加信號的偵察難度。發射反干擾設計的主要措施如下：

（1）波形優化設計。建立波形庫，通過外界干擾感知，獲得實時干擾態勢分布，從波形庫里自適應的選擇某個波形或波形參數的值，優化設計發射波形，對干擾進行反匹配，達到抑制干擾的目的。

（2）增加掩護脈沖。在雷達的工作信號前或后，發射一個掩護脈沖，擾亂干擾機轉發，達到掩護工作頻率的目的。

（3）低截獲波形。雷達采用多脈沖積累或者長脈沖工作方式，使得雷達空間電磁輻射功率有效下降，干擾設備不易察覺。

（4）波形的復雜性。通過設計多種復雜波形，使雷達具有波形的捷變能力，增加干擾設備對信號的偵察難度。

3）接收反干擾設計

接收反干擾設計主要是設計寬動態范圍接收機、瞬時自動增益控制電路、近程增益控制電路、抗飽和電路等，降低干擾信號對目標信號的檢測。

4）信號和數據處理反干擾設計

信號和數據處理是雷達系統的關鍵部分，信號與數據處理反干擾設計主要有以下幾個方面：

（1）自適應波束置零、副瓣匿影、副瓣對消等抗干擾措施應用；

（2）脈壓、濾波、點跡凝聚和航跡處理等精細化處理，提升強雜波背景下，目標檢測能力；

（3）采用基于知識輔助的智能信號處理，利用外界的知識信息，通過智能信號處理，有效地抑制強地雜波，提升低空目標的檢測和跟蹤能力。

4 結語

隨著信息技術的發展，雷達干擾形式多樣化，要求雷達能夠適應外界復雜變化的電磁環境。本文對低空雷達智能抗干擾技術進行研究，重點對雷達的干擾感知、抗干擾措施決策、抗干擾性能評估及反干擾設計等關鍵技術進行了詳細闡述。低空雷達的智能抗干擾技術可以有效地對抗各種電子干擾和地雜波，使雷達的抗干擾性能和低空探測性能得到提升。

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