末制导雷达抗干扰性能评估指标体系研究

丁海军，郭新民

(92785部队，河北 秦皇岛 066000)

0 引 言

在现代电子战环境下，战场环境日趋复杂，反舰导弹末制导雷达的环境适应性已成为提高武器系统性能的关键。由于抗干扰的需求，末制导雷达抗杂波和抗干扰的策略也在不断进步与提升。本文主要分析反舰导弹末制导雷达(以下简称“末制导雷达”)的抗干扰性能。构建末制导雷达抗干扰性能指标体系(以下简称“指标体系”)是评估雷达抗干扰性能的重点。文献[1-4]分别构建了指标体系，但对于不同用途的雷达，只提出了一个评估指标体系。然而，不同功能的雷达将面临不同样式的电子干扰，用同一个指标体系评估不同功能雷达的抗干扰性能并不准确，需要对雷达抗干扰性能评估指标体系进行细化。本文针对末制导雷达将对抗的距离拖引、角度欺骗、箔条冲淡及质心等多种干扰，基于系统设计指标、抗干扰技术、工作体制及外场测试，通过合理的多层结构分析，分别构建不同的评估指标体系。

1 系统设计指标

根据雷达在噪声干扰下的探测距离[5]、测距精度及测角精度[6]的公式：

(1)

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(3)

(4)

2 抗干扰技术

在典型战场环境下，当末制导雷达面临敌方施放的干扰时，雷达的信号处理机首先分析并识别干扰，然后启用相应的抗干扰策略。

2.1 反侦察

主动末制导雷达实现电磁隐身的途径主要有两点：一是间断开机，减少雷达信号对外辐射的时间[7]；二是采用低截获概率(Low Probability of Intercept, LPI)波形。LPI信号具有很低的峰值功率，且为大时宽-带宽积、频率变化的信号，有时会根据导引头距目标的距离自动改变信号形式，以增大敌方侦察机对导引头的侦察难度。

2.2 干扰识别

末制导雷达通过在时频域、极化域等方面分析、比较雷达感兴趣的目标回波信号与干扰信号的差异，以识别干扰信号[8]。目标与箔条干扰的频谱特性不同，多普勒频率、极化特性及目标起伏特性等方面均存在差异；当目标受距离拖引或速度拖引时，其信号幅度会突然增大，进而影响雷达接收机内部的自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)电路。基于上述信息即可识别干扰信号。

2.3 抗压制干扰

末制导雷达跟踪干扰源的方式主要有两种：一种为干扰源寻的(Home on Jamming, HOJ)方式。在这种工作模式下，末制导雷达将干扰源辐射的自卫干扰信号作为目标信息的载体信号，借助干扰信号对目标实施角度跟踪，提取制导信息，形成制导指令，但在此模式下末制导雷达无法得到目标的距离及速度信息[9]；另一种为交替跟踪方式。在此工作模式下，在强干扰时末制导雷达采用HOJ模式，在干扰较弱时转换为主动跟踪模式。雷达在这两种模式下交替跟踪目标，直至干扰源辐射的自卫式干扰无法掩护被保护的目标，即末制导雷达已进入“烧穿距离”以内，干扰机已无法隐藏自己的位置信息。

2.4 抗欺骗干扰

针对末制导雷达的欺骗干扰主要有两种类型：第1，基于数字射频存储(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)技术通过跟踪波门拖引的方式来破坏、扰乱雷达对目标的跟踪；第2，通过拖曳诱饵、发射箔条弹等方式，诱使末制导雷达跟踪人为设置的假目标。末制导雷达通常会采用以下3种方法来对抗有源欺骗干扰[10]：(1)通过采取脉间频率捷变、脉间重频抖动、LPI波形等方式，增大敌方干扰系统侦察、分析末制导雷达信号的难度；(2)当末制导雷达采用特定的技术、手段检测到已受干扰时，通过采取记忆跟踪、脉冲前沿跟踪等方式对抗干扰，防止末制导雷达被诱骗；(3)当受箔条无源干扰时，通过极化特性识别、多普勒展宽识别、极化滤波、极化对比增强等方式对抗干扰。

2.4.1 抗距离拖引干扰

抗距离拖引干扰的主要技术是记忆跟踪与脉冲前沿跟踪。当雷达检测到的目标跟踪速率发生突变时就启动抗距离拖引措施，转入记忆跟踪状态。当距离拖引干扰信号离开距离门时AGC电压陡然变大，随即转为正常跟踪。脉冲前沿跟踪技术的一种实现方法是对前波门信号优先加权，由此真实信号可以获得10 dB左右的增益，便于检测真实目标。

2.4.2 抗角度欺骗干扰

对于由交叉极化造成的角度欺骗干扰，雷达可通过采用对交叉极化反应不敏感的平板阵列天线等技术在一定程度上抑制交叉极化干扰造成的角度跟踪误差。重频抖动与频率捷变技术可使干扰机难以实现干扰信号的频率与重频的对准，降低角度欺骗干扰概率，当对抗非相干干扰时有助于抗角度摆动，维持对目标的跟踪；当对抗相干干扰时有助于抗交叉眼干扰，减小角度跟踪的误差。

3 工作体制

3.1 圆锥扫描

锥扫雷达容易被幅度调制的干扰机所干扰，如倒相回答式干扰。它将干扰信号的幅度进行调制，使其调制速率等于雷达的波束转换速率，且干扰信号相位与目标相差180°，从而使雷达产生测角偏差。为防止圆锥扫描雷达顺序波瓣的转换速率被敌方侦测到，发展了隐蔽圆锥扫描，即被动锥扫方式。但是，这种类型的雷达也容易受到干扰。通过在逆增益干扰机的基础上增加一个低频扫描电路，当侦收到雷达信号时即可对其实施干扰。

3.2 单脉冲

与圆锥扫描雷达相比，比幅单脉冲跟踪雷达对目标的跟踪数据更加精确，而且不易受诸如调幅干扰和逆增益干扰的影响。单脉冲雷达基于同时产生的多波束计算出角度误差信号，因此不会受到因目标回波信号幅度不稳带来的测角偏差。单脉冲雷达采用多信道接收对回波进行处理，就可计算出目标的角跟踪误差信息，抗单点源干扰能力较强，且单脉冲雷达的这一特性可使其有效跟踪敌方的噪声干扰信号。

3.3 相控阵

采用相控阵体制设计的末制导雷达可基于所探测的目标、所处环境的变化，自适应地控制雷达的功率孔径积、天线方向图和信号模糊图，使之与目标-环境相匹配，完成最优制导。[11]基于电扫方式的相控阵雷达具有灵活、快速的波束指向功能，可同时探测多批目标，对于远距离目标，采用边搜索、边跟踪的方式，当距离目标较近时可以切换为多目标跟踪方案以获取多目标的数据信息，并将不同目标的参数赋予各子弹头，由各子弹头分别攻击被装订的目标。基于相控阵体制设计的末制导雷达具有数字波束形成的功能，可根据外部的干扰进行自适应空域滤波，可实现波束指向控制、空间功率合成，可提高雷达的搜索、截获及跟踪性能，同时可提取多个目标的数据信息，若携带多个弹头即可实现多目标攻击。

4 外场测试

外场测试是通过组织末制导雷达对抗特定的干扰以检验其战术指标的实际性能。将雷达受干扰时的战术性能与系统设计时的战术指标相比较，通过比较的结果就可衡量雷达的抗干扰能力。针对距离拖引与角度欺骗联合干扰、箔条的冲淡及质心干扰，为评估末制导雷达对抗以上3种干扰的性能，本文定义下列指标：

(1) 抗距离/角度欺骗成功概率

抗距离/角度欺骗成功概率是指在一定的干扰试验次数前提下，末制导雷达仍能稳定跟踪真实目标的次数与总的欺骗干扰试验次数的比值。

(2) 真目标跟踪概率

真目标跟踪概率是指在一定冲淡干扰试验次数的前提下，末制导雷达可以跟踪真实目标的次数与总的冲淡干扰次数的比值。

(3) 相对距离/方位角/俯仰角跟踪精度

相对距离/方位角/俯仰角跟踪精度是指在一定质心干扰试验次数的前提下，末制导雷达系统设计时规定的距离/方位角/俯仰角跟踪精度与末制导雷达受质心干扰时的距离/方位角/俯仰角跟踪精度的比值。

5 评估指标体系的构建

评估指标恰当与否将直接影响最终评估结果的可信度，也决定了评估指标体系的实用性。不同功能的雷达肩负着不同的使命任务。在攻击水面舰艇的作战过程中，末制导雷达在对抗不同类型的电子干扰时将采取不同的抗干扰技术。因此，需要根据雷达的作战用途以及对抗场景选取评估指标。同时，指标体系构建时必须充分把握完备性、独立性、可用性3个原则。由于距离拖引的实现较为简单，适用于任何工作体制的主动末制导雷达，致使末制导雷达受距离拖引干扰的情况很普遍。在充分考虑末制导雷达在典型战场下的干扰环境，本文对末制导雷达抗干扰性能评估指标体系进行细化。针对末制导雷达将面临的距离拖引与角度欺骗联合干扰、箔条冲淡干扰及质心干扰，分别选取最有效的抗干扰技术与战术指标构建评估指标体系，如图1、图2、图3所示。

5.1 末制导雷达抗距离拖引加角度拖引性能评估指标体系

欺骗式干扰，即通过“复制”出雷达信号，再根据干扰样式的需求对干扰信号进行幅度的放大、时延或调制一个多普勒频移以模仿特定样式的干扰信号。该信号与目标回波一同到达雷达天线处进入雷达内部，干扰能量通常强于目标回波，会将目标信号覆盖住，在经过脉冲压缩及脉冲积累时可以与目标信号获得近似相等的增益。因此，这两种技术并不能提高信干比。

图1所示为末制导雷达抗距离拖引与角度欺骗联合干扰性能评估指标体系。

5.2 末制导雷达抗箔条干扰性能评估指标体系

对抗箔条干扰的电子防护措施通常是根据真实目标与箔条回波之间的差异来采取相应的措施。箔条回波与真实目标回波的特性差异主要包括运动速度相对较慢、回波的起伏特性不同、回波的极化特性不同、回波的大小不同，以及散射体分散在一个很大范围内而不是集中在一个有限的空向内。从原理上来讲，上述所有的特性差异都可以用于从箔条回波背景下提取目标回波。但是，目前雷达最有效的抗箔条技术是多普勒滤波技术。它是基于目标和箔条运动特性上的差异来实现的。然而，舰艇运动速度一般较慢，所以末制导雷达无法采用脉冲多普勒技术，其抗箔条干扰技术主要有基于极化特性识别、极化滤波，以及基于多普勒展宽、宽带一维距离像等几种主要方式来区分干扰与目标，或提高雷达测距或测角的精度。

当末制导雷达受到冲淡干扰时，由于末制导雷达并没有开机或者已开机但并未锁定目标，因此只要根据目标舰艇与箔条云团二者间的特性差异进行“目标识别”，即可选择正确的目标进行跟踪。末制导雷达抗箔条冲淡干扰性能评估指标体系如图2所示。

5.3 末制导雷达抗箔条质心干扰性能评估指标体系

末制导雷达受到质心干扰时舰艇、箔条云处在相同的距离及角度分辨单元内。因此，末制导雷达在距离维上无法区分二者，在角度上亦无法分辨。末制导雷达将选择跟踪二者回波信号能量的合成质心处，无法采用“目标识别”的方法将二者区分开来。目前常采用的方式是通过舰艇与箔条云二者在极化特性上的差异，采用特殊的方法、技术以提高雷达测量目标参数的精度。末制导雷达抗箔条质心干扰评估指标体系如图3所示。文献[12]列出了当目标与箔条云的雷达散射截面积(Radar Cross Section, RCS)的统计特性分别服从多种分布的情况。由该文献可以得出以下结论：在箔条质心干扰情况下，箔条云与目标的RCS之比越大雷达目标角度测量结果的均值越偏离目标的真实角度。由于目标与箔条干扰在同一分辨角内，雷达可以通过采用极化对比增强或极化滤波的方法提高信干比，提高雷达目标测量精度，减轻干扰的带来影响。

6 结束语

本文提出了反舰导弹末制导雷达抗干扰性能评估指标体系。该指标体系基于战术应用准则与概率准则。针对距离拖引与角度欺骗联合干扰、箔条的冲淡干扰及质心干扰分别提出了末制导雷达抗干扰性能评估指标体系。与现有评估指标体系相比，该方法对末制导雷达抗干扰性能评估进行细化。针对3种典型的干扰样式分别进行评估，通过选取合适的战技指标分别构建了评估指标体系，可操作性更强。