基于環境感知的雷達抗干擾技術應用策略

張洪水

摘要：本文介紹了雷達抗干擾技術的研究背景，分析了雷達抗干擾相關理論，針對基于環境感知的雷達抗干擾技術及其應用進行了研究。

關鍵詞：環境感知；雷達抗干擾技術；應用

中圖分類號：TN974 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0042-01

隨著信息通信技術不斷發展，為了確保雷達能有效的發揮出預期作用，各個國家針對雷達抗干擾技術的研究都很重視，結合現狀來說，針對這一技術的研究正在向著智能化、體系化的方向不斷發展，在這樣的背景之下，針對具體的雷達抗干擾技術進行研究是非常有必要的，本文將在環境感知技術的基礎上展開論述。

1 雷達抗干擾技術研究背景

結合現狀來看，雷達在實際應用過程中所面對的有源干擾具備以下特點[1]：

（1）偵察能力越來越強。雷達天線除了有主瓣外同時還存在向著四面八方的副瓣，這一特性對于偵察和干擾過程來說是非常有利的。另一方面，雷達副瓣的形狀能在一定程度上表達雷達的基本特征，偵察過程中結合雷達信號頻譜就能識別出雷達應用過程中最有用的信息。（2）干擾源數量更多。以美國研發的狼群式電子戰系統為例，這一系統在實際應用過程中能通過大量小型干擾機對攻擊目標進行湮沒式的攻擊，這一系統也正是因此而得名。在實戰過程中，這一系統的應用將會導致敵方網絡癱瘓，各個節點之間不能正常的進行聯絡，進而通過定向攻擊來破壞敵方雷達系統，在降低敵方偵察機靈敏度的同時確定目標位置。（3）干擾功率不斷變大。這一發展趨勢主要是由于載機供電能力的提升導致的，在這樣趨勢之下，雷達對干擾的抑制功能也應有所增加，以此來確保雷達在協同工作的過程中能采用多點協同定位技術來確定干擾源。

綜合以上幾點內容，如果不能針對上述狀況進行研究，并在此基礎上研發新的雷達抗干擾技術，那么實戰過程中整體雷達系統很有可能難以正常運轉，甚至在敵方的攻擊之下出現完全失效的狀況，最終導致經濟以及人力物力上的損失。為了避免這樣的狀況，本文將結合環境感知技術進行研究。

2 雷達抗干擾相關理論

2.1 雷達抗干擾技術分類

總的來說，現階段常用的雷達抗干擾技術可以分為兩類：（1）通過一定措施使干擾信號不進入或少進入雷達接收系統之中。（2）當干擾進入雷達系統之后，系統通過目標回波及干擾之間特點的不同進行區分和提取，正常的完成雷達工作。

2.2 抗干擾雷達信號設計

結合上文中的內容，為了確保雷達信號能在抗干擾的同時完成有效提取目標信息的任務，針對雷達信號的設計應滿足幾點原則[2]：

（1）大頻寬。隨著信號頻寬的不斷擴大，敵方將不得不施放帶寬干擾，這樣的狀況將會引起干擾頻率下降，雷達輸出信噪比將會有所提升，進而增加雷達的自衛距離。（2）大時寬。大時寬的信號能有效提升雷達在頻域上的抗干擾能力。（3）提升信號內部結構的復雜度。一般來說，實施干擾的前提是敵方已經掌握了雷達信號的特征，而若能在對雷達信號進行設計的過程中提升其內部結構的復雜度，那么敵方進行有效干擾的難度也會相應上升，提升雷達的抗干擾能力。

3 基于環境感知的雷達抗干擾技術及其應用

3.1 認知雷達

結合具體的定義來說，認知雷達架構中應具備包含環境和感興趣的目標信息的環境動態數據庫。這些數據主要來自于機內傳感器的觀測或機外的地理信息、編隊信息等。在認知雷達的運轉過程中，這一數據庫中的信息也會不斷更新。在此基礎之上，認知全自適應雷達則應包含全自適應發射、接收、實時通道估計以及控制調度等功能。結合現狀來說，認知全自適應雷達雖然還處于概念階段，但這一雷達系統必然會成為未來主要的發展趨勢。本文所討論的內容則是將針對這一系統研究所得的階段性成果應用到現有雷達系統之中，確保雷達能更好的發揮作用。

3.2 電磁環境感知技術

針對電磁環境的感知主要包括干擾源方向與載波頻率兩方面，本文將結合這兩點內容進行論述[3]：

（1）干擾源方向感知。對于這一功能來說，MUSIC（多重信號分類算法）能夠很好的實現角度超分辨，這一算法的基本思想為：對任意陣列輸出數據的協方差矩陣進行特征分解，得到與信號分類相對應的信號子空間及與信號分量正交的噪聲子空間，通過這兩個子空間之間的正交性可以構造出空間普函數，對譜峰進行搜索檢測信號的DOA（波達方向）。在實際應用過程中，MUSIC相較于CAPON（波束形成算法）能夠更準確的得到干擾源DOA，進而對干擾源數目和方向進行判斷。（2）干擾源載波頻率。首先，在窄帶系統的基礎之上，可以通過頻率依次搜索來實現全頻段電磁環境感知。其次，對于寬帶系統來說，可以先通過信道化接收機實現頻域子帶化，進而在此基礎上針對每一個子帶進行高分辨測向。結合這兩點內容進行分析不難發現，前者雖然實現較為簡單，但依次搜索的過程中將會消耗大量資源和時間，而后者雖然效率相對較高，但實際的寬帶系統通常要復雜得多，實現難度高。針對這樣的問題，可以將提取后的信號轉變為數字信號，進而通過數字信號進行處理和計算。

3.3 認知抗干擾技術應用

（1）波形優化。從定義上來說，波形優化主要是指通過對發射波形的優化來降低干擾的影響，這一技術的實現步驟：首先，在環境感知技術的支持之下，干擾信號的頻譜將能被迅速且精確的測量出來，在此基礎之上，通過將發射波形與干擾信號波形進行反匹配，就可以實現將干擾對發射信號的影響降低到最小的目標。同時，在多徑干擾的情況下，這一技術的應用同樣能取得較好的效果，系統只需要在這種情況下對最優發射波形進行選擇即可。（2）頻譜管理。隨著無線技術在我國的發展和普及，微波頻段因為民用無線電的影響而變得十分擁擠，這種干擾對雷達的影響是非常大的，為了避免這樣的狀況出現，可以通過環境感知技術來對這一干擾的頻譜分布進行感知，進而在干擾相對較小的區域對頻點和帶寬進行選擇。（3）發射方向圖置零。對于現有的抗干擾方法來說，當干擾源不斷增多時，由于接收端的自由度是有限的，其抗干擾能力也會出現一定程度的下降，進而導致雷達難以發揮預期作用。對于這樣的問題來說，如何將發射端的自由度合理利用起來是避免干擾源增多對雷達抗干擾處理能力造成影響的主要途徑。結合本文所討論的問題來說，可以通過環境感知技術感知到干擾的強度和角度信息，進而結合這些內容將發射方向圖置零，對干擾信號進行抑制，接收端則只需要在閑時進行自適應處理即可。

4 結語

總之，雷達在信息通信中發揮著至關重要的作用，同時雷達所面臨的電磁干擾也隨著相關技術的發展而變得更加嚴重，為了有效避免這些干擾影響到雷達系統的正常運轉，相關單位及研究人員必須能結合環境感知對雷達抗干擾技術進行研究，加大對認知全自適應雷達系統的研發力度，確保這一系統的應用能大幅提升。

參考文獻

[1]孟憲猛.低空雷達的智能抗干擾技術研究[J].艦船電子工程，2018，（3）：79-81.

[2]劉一鷗.基于物聯網與Android平臺的環境感知模型構建與實現[J].電子設計工程，2017，（22）：15-17.

[3]喬琪，鄭佳佳，許艷萍，等.環境感知應用系統的數據傳輸與安全[J].南京信息工程大學學報，2017，（5）：544-550.

Abstract：This paper introduces the research background of radar anti-jamming technology， analyzes the radar anti-jamming theory， and studies the radar anti-jamming technology based on environmental awareness and its application.

Key words：environmental awareness； radar anti-jamming technology； application