基于环境感知的雷达抗干扰技术应用策略

张洪水

摘要：本文介绍了雷达抗干扰技术的研究背景，分析了雷达抗干扰相关理论，针对基于环境感知的雷达抗干扰技术及其应用进行了研究。

关键词：环境感知；雷达抗干扰技术；应用

中图分类号：TN974 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0042-01

随着信息通信技术不断发展，为了确保雷达能有效的发挥出预期作用，各个国家针对雷达抗干扰技术的研究都很重视，结合现状来说，针对这一技术的研究正在向着智能化、体系化的方向不断发展，在这样的背景之下，针对具体的雷达抗干扰技术进行研究是非常有必要的，本文将在环境感知技术的基础上展开论述。

1 雷达抗干扰技术研究背景

结合现状来看，雷达在实际应用过程中所面对的有源干扰具备以下特点[1]：

（1）侦察能力越来越强。雷达天线除了有主瓣外同时还存在向着四面八方的副瓣，这一特性对于侦察和干扰过程来说是非常有利的。另一方面，雷达副瓣的形状能在一定程度上表达雷达的基本特征，侦察过程中结合雷达信号频谱就能识别出雷达应用过程中最有用的信息。（2）干扰源数量更多。以美国研发的狼群式电子战系统为例，这一系统在实际应用过程中能通过大量小型干扰机对攻击目标进行湮没式的攻击，这一系统也正是因此而得名。在实战过程中，这一系统的应用将会导致敌方网络瘫痪，各个节点之间不能正常的进行联络，进而通过定向攻击来破坏敌方雷达系统，在降低敌方侦察机灵敏度的同时确定目标位置。（3）干扰功率不断变大。这一发展趋势主要是由于载机供电能力的提升导致的，在这样趋势之下，雷达对干扰的抑制功能也应有所增加，以此来确保雷达在协同工作的过程中能采用多点协同定位技术来确定干扰源。

综合以上几点内容，如果不能针对上述状况进行研究，并在此基础上研发新的雷达抗干扰技术，那么实战过程中整体雷达系统很有可能难以正常运转，甚至在敌方的攻击之下出现完全失效的状况，最终导致经济以及人力物力上的损失。为了避免这样的状况，本文将结合环境感知技术进行研究。

2 雷达抗干扰相关理论

2.1 雷达抗干扰技术分类

总的来说，现阶段常用的雷达抗干扰技术可以分为两类：（1）通过一定措施使干扰信号不进入或少进入雷达接收系统之中。（2）当干扰进入雷达系统之后，系统通过目标回波及干扰之间特点的不同进行区分和提取，正常的完成雷达工作。

2.2 抗干扰雷达信号设计

结合上文中的内容，为了确保雷达信号能在抗干扰的同时完成有效提取目标信息的任务，针对雷达信号的设计应满足几点原则[2]：

（1）大频宽。随着信号频宽的不断扩大，敌方将不得不施放带宽干扰，这样的状况将会引起干扰频率下降，雷达输出信噪比将会有所提升，进而增加雷达的自卫距离。（2）大时宽。大时宽的信号能有效提升雷达在频域上的抗干扰能力。（3）提升信号内部结构的复杂度。一般来说，实施干扰的前提是敌方已经掌握了雷达信号的特征，而若能在对雷达信号进行设计的过程中提升其内部结构的复杂度，那么敌方进行有效干扰的难度也会相应上升，提升雷达的抗干扰能力。

3 基于环境感知的雷达抗干扰技术及其应用

3.1 认知雷达

结合具体的定义来说，认知雷达架构中应具备包含环境和感兴趣的目标信息的环境动态数据库。这些数据主要来自于机内传感器的观测或机外的地理信息、编队信息等。在认知雷达的运转过程中，这一数据库中的信息也会不断更新。在此基础之上，认知全自适应雷达则应包含全自适应发射、接收、实时通道估计以及控制调度等功能。结合现状来说，认知全自适应雷达虽然还处于概念阶段，但这一雷达系统必然会成为未来主要的发展趋势。本文所讨论的内容则是将针对这一系统研究所得的阶段性成果应用到现有雷达系统之中，确保雷达能更好的发挥作用。

3.2 电磁环境感知技术

针对电磁环境的感知主要包括干扰源方向与载波频率两方面，本文将结合这两点内容进行论述[3]：

（1）干扰源方向感知。对于这一功能来说，MUSIC（多重信号分类算法）能够很好的实现角度超分辨，这一算法的基本思想为：对任意阵列输出数据的协方差矩阵进行特征分解，得到与信号分类相对应的信号子空间及与信号分量正交的噪声子空间，通过这两个子空间之间的正交性可以构造出空间普函数，对谱峰进行搜索检测信号的DOA（波达方向）。在实际应用过程中，MUSIC相较于CAPON（波束形成算法）能够更准确的得到干扰源DOA，进而对干扰源数目和方向进行判断。（2）干扰源载波频率。首先，在窄带系统的基础之上，可以通过频率依次搜索来实现全频段电磁环境感知。其次，對于宽带系统来说，可以先通过信道化接收机实现频域子带化，进而在此基础上针对每一个子带进行高分辨测向。结合这两点内容进行分析不难发现，前者虽然实现较为简单，但依次搜索的过程中将会消耗大量资源和时间，而后者虽然效率相对较高，但实际的宽带系统通常要复杂得多，实现难度高。针对这样的问题，可以将提取后的信号转变为数字信号，进而通过数字信号进行处理和计算。

3.3 认知抗干扰技术应用

（1）波形优化。从定义上来说，波形优化主要是指通过对发射波形的优化来降低干扰的影响，这一技术的实现步骤：首先，在环境感知技术的支持之下，干扰信号的频谱将能被迅速且精确的测量出来，在此基础之上，通过将发射波形与干扰信号波形进行反匹配，就可以实现将干扰对发射信号的影响降低到最小的目标。同时，在多径干扰的情况下，这一技术的应用同样能取得较好的效果，系统只需要在这种情况下对最优发射波形进行选择即可。（2）频谱管理。随着无线技术在我国的发展和普及，微波频段因为民用无线电的影响而变得十分拥挤，这种干扰对雷达的影响是非常大的，为了避免这样的状况出现，可以通过环境感知技术来对这一干扰的频谱分布进行感知，进而在干扰相对较小的区域对频点和带宽进行选择。（3）发射方向图置零。对于现有的抗干扰方法来说，当干扰源不断增多时，由于接收端的自由度是有限的，其抗干扰能力也会出现一定程度的下降，进而导致雷达难以发挥预期作用。对于这样的问题来说，如何将发射端的自由度合理利用起来是避免干扰源增多对雷达抗干扰处理能力造成影响的主要途径。结合本文所讨论的问题来说，可以通过环境感知技术感知到干扰的强度和角度信息，进而结合这些内容将发射方向图置零，对干扰信号进行抑制，接收端则只需要在闲时进行自适应处理即可。

4 结语

总之，雷达在信息通信中发挥着至关重要的作用，同时雷达所面临的电磁干扰也随着相关技术的发展而变得更加严重，为了有效避免这些干扰影响到雷达系统的正常运转，相关单位及研究人员必须能结合环境感知对雷达抗干扰技术进行研究，加大对认知全自适应雷达系统的研发力度，确保这一系统的应用能大幅提升。

参考文献

[1]孟宪猛.低空雷达的智能抗干扰技术研究[J].舰船电子工程，2018，（3）：79-81.

[2]刘一鸥.基于物联网与Android平台的环境感知模型构建与实现[J].电子设计工程，2017，（22）：15-17.

[3]乔琪，郑佳佳，许艳萍，等.环境感知应用系统的数据传输与安全[J].南京信息工程大学学报，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