艦載火控雷達動態抗干擾策略規劃研究

翟 穎

(西安導航技術研究所 西安 710068)

0 引言

艦載火控雷達作為一種精密跟蹤雷達，其主要任務是對敵方戰術目標進行探測跟蹤，為平臺武器裝備提供打擊目標實時準確的坐標數據，實現對來襲目標的有效攔截和摧毀，在我軍近程防御系統中占據十分重要的地位。

近年來，隨著電子戰愈演愈烈，艦載火控雷達所面臨的電磁環境日益復雜，作為信息系統與武器交聯的關鍵一環，艦載火控雷達通常需要面對敵方多種干擾作用，其作戰效能面臨嚴重的威脅和挑戰。

在裝備應用中，雷達抗旁瓣干擾技術已相對成熟，典型的方法有旁瓣對消、旁瓣消隱等。針對雷達主瓣干擾，目前已有不少專家學者提出應對方法，如：子空間投影法、阻塞矩陣法，但無奈受到應用環境、運算量等因素影響，導致各算法僅適用于某特定條件下。主瓣干擾因其高威脅性，嚴重影響雷達性能，被認為是現代艦載火控雷達的主要對抗對象，因此，本文主要圍繞雷達抗主瓣有源干擾展開研究。

1 艦載火控雷達面臨嚴重干擾威脅

經過多年實戰經驗的積累，敵我雙方的裝備性能都得到了快速發展。艦載火控雷達作為近程防御系統，是敵方電磁干擾的主要對象，因此想要在復雜電磁環境下實現對來襲目標的有效攔截和精確打擊，要求雷達具備對有源、無源干擾的對抗能力，尤其是對主瓣有源干擾。

參照典型突防攻擊模式，艦載火控雷達面臨的電子干擾主要包括：電子戰機遠程支援干擾、隨隊電子戰機掩護干擾、自衛式電子干擾等。干擾設備根據任務需求發出不同樣式的干擾信號，典型的有：密集假目標干擾、速度/距離拖引欺騙干擾、窄帶瞄頻式干擾、靈巧干擾等。干擾主要從雷達主瓣進入，旨在欺騙或破壞目標跟蹤環路，造成武器射擊諸元測量精度受損，甚至退出跟蹤狀態丟失目標，導致火力打擊系統無法對目標進行鎖定和攔截，從而削弱我方防御系統的火力打擊威力。

1.1 遠程支援干擾

遠程支援干擾主要是在戰區外圍配備大功率電子戰機，對己方作戰飛機提供遠距離支援。由于不受空間、重量、功率等因素限制，遠程支援具備充足的可利用資源，能夠滿足雷達干擾系統對輻射功率和干擾樣式多樣性的要求。

1.2 隨隊掩護干擾

隨隊掩護干擾主要以專用電子戰機伴飛攻擊編隊，釋放干擾和誘餌對作戰飛機進行掩護，協助其順利突防。主要干擾樣式為：寬帶阻塞式干擾、窄帶瞄頻式干擾、密集假目標、切片轉發以及復合干擾等。

1.3 自衛式干擾

自衛式干擾主要是指平臺自身攜帶干擾設備，偵收環境中的電磁信號，并對目標雷達發射干擾，掩護自身實現突防、打擊等作戰任務。自衛式干擾主要分為機載自衛式干擾和彈載自衛式干擾，主要干擾樣式為：寬帶阻塞式干擾、窄帶瞄頻式干擾、轉發欺騙式干擾、拖曳干擾以及復合干擾等。

圖1 艦載火控雷達面臨的復雜電磁環境威脅

2 基于多判決網絡的抗干擾策略優化方法

電子對抗本質上是博弈雙方對電磁頻譜資源的搶奪，現代艦載火控雷達所具備的大工作帶寬優勢，使其可以通過頻譜規劃，有效削弱干擾影響。本文利用波形分集、射頻掩護、頻點規避等方法，結合干擾樣式特點和干擾威脅等級，基于環境中的干擾信號電磁頻譜動態分布，對抗干擾策略規劃方法展開了全面細致的研究，設計出一種穩健高效的基于多判決網絡的抗干擾策略優化方法，以保證艦載火控雷達在復雜電磁環境下的系統性能。

利用已有的艦載火控雷達抗干擾經驗知識，針對不同干擾樣式，結合雷達可發射信號波形，構建完備的抗干擾策略庫。根據干擾機工作參數、干擾環境的復雜程度和目標與雷達的距離信息，利用多判決網絡從抗干擾策略庫中選取相應決策，包括重頻選擇、雷達工作信號頻點、掩護信號頻點、頻點變化序列以及編碼圖案的優化選擇，采用主被動方式實現對干擾的有效對抗。

圖2 抗干擾策略優化算法流程圖

2.1 射頻掩護

射頻掩護是一種充分彰顯雷達主動行為優勢的抗干擾技術，通過發射具有欺騙性的虛假信號對雷達真實工作信號加以掩護，達到抗人為有源干擾的目的。掩護信號可根據實際作戰對象和掩護效果要求設計相應的掩護樣式。

若節點只有一個候選父節點,則該節點首先等待一段時間以便接收來自其他節點的DIO消息,以判斷是否還有其他節點會成為自己的候選父節點。之后若該節點的候選父節點數量大于等于2,則該節點通過執行RPL-FAHP算法選擇偏好父節點。若該節點的候選父節點數量仍為1,則該節點無需執行RPL-FAHP算法,直接將這一個候選父節點選為自己的偏好父節點。這樣可在一定程度上減少網絡資源的消耗,改善網絡性能。

實際應用中，為了達到更好的抗干擾效果，雷達射頻掩護通常采用時域-頻域聯合的掩護方式。其中，時域掩護準則為“掩護信號+被掩護信號”、“掩護信號+被掩護信號+掩護信號”兩種。頻域準則為：掩護信號與雷達真實工作信號的頻率間隔須大于干擾機的瞬時工作帶寬(約為1GHz)。結合時域和頻域掩護準則，可以獲得雷達射頻掩護時頻域抗干擾準則。

圖3 雷達射頻掩護時頻域抗干擾原理

抗干擾策略根據信號增益需求，結合干擾信號電磁頻譜動態分布，遵循射頻掩護時頻域抗干擾準則作出波形選擇。利用干擾機收/發分時的工作性質，在其偵收狀態下發射掩護信號，干擾狀態下發射雷達真實工作信號，從而對干擾機實施主動誘騙，提高雷達抗干擾能力。

2.2 頻點優化

工作頻率是雷達最重要的戰術參數，很大程度上決定了雷達的工作性能。通過頻點優化可以增加干擾機識別雷達信號的難度，同時減弱雷達跟蹤低空目標所面臨的多徑影響。因此，對雷達頻率的優化設計是抗干擾策略的核心內容。

2.2.1 雷達工作信號頻點選取

策略基于干擾信號電磁頻譜分布情況，選擇干擾信號能量薄弱的頻段作為雷達工作信號頻率。同時，考慮多徑抑制對多幀頻點進行統一規劃，保證每幀雷達工作頻點均在覆蓋當前可用頻段最低、最高頻率的同時，保持其余頻點在頻段內呈均勻分布，以滿足多徑抑制對頻點多樣性和頻率跨度的要求(雷達每幀輸出一次多徑結果)。

2.2.2 掩護信號頻點選取

根據偵察結果，當環境中僅含有一個干擾信號時，就將干擾信號所處頻段的中心頻率作為掩護信號的頻點；當環境中含有多個干擾信號時，根據信號的干擾樣式、頻率、功率、持續時間等參數信息，對其威脅等級作出判斷，以此分配雷達資源，優先處理威脅等級高的干擾，在其作用頻段內設置掩護信號，以延長干擾機的反應時間。要求掩護信號與雷達工作信號頻率間隔大于干擾機的瞬時工作帶寬。

圖4 信號頻點優化過程示意圖

2.2.3 重頻選擇

采用重頻抖動、重頻參差等方法進一步增加干擾機捕獲雷達信號的難度。為了便于后續的信號處理，要求回波信號盡量位于PRT的中部，因此，當前抗干擾策略遵循此原則，根據目標與雷達之間的距離選取相應重頻。

2.2.4 頻點變化序列/編碼圖案選擇

根據已選取的信號波形和雷達工作信號頻點，抗干擾策略遵循多樣性原則選取頻點變化序列和編碼圖案，此處對應脈間捷變信號各脈沖的跳頻序列和編碼方式。

圖5 基于多判決網絡的抗干擾策略優化流程示意圖

3 試驗

基于我單位自主研制的雷達原理樣機，進行了外場實戰對抗試驗，參試干擾機共兩部，一部為超寬帶機載電子干擾機，另外一部為無人機載干擾機。試驗過程中超寬帶機載電子干擾機放置在載車上，位置固定，無人機載干擾機按照預先設置的航跡或者手動操作飛行。兩部干擾機均能夠發射寬帶阻塞式、窄帶瞄準式、密集假目標等多種干擾信號。試驗結果表明，雷達對相距2km處的無人機，在各種干擾下均可實現穩定跟蹤。

4 結束語

艦載火控雷達面臨日益復雜的電磁環境威脅，亟需提升自身的抗干擾能力。針對這一問題，本文提出一種基于多判決網絡的抗干擾策略優化方法，能夠根據環境信號電磁頻譜分布，實時做出抗干擾決策響應。試驗結果驗證，本方法可有效同時對抗多種干擾，通過合理分配雷達資源，使雷達在允許的性能指標損失范圍內達到抗干擾效果，具備良好的工程應用前景。