干扰条件下弹载认知雷达波形优化研究.docx

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1、干扰条件下弹载认知雷达波形优化研究 摘要： 现代战场电磁环境日趋困难， 末端主动制导阶段弹载雷达常受到噪声、 杂波和干擾影响从而导致弹载雷达的目标检测、 识别及跟踪性能下降。 现有弹载雷达波形较为固定， 没有依据战场环境变更自身参数的实力， 严峻制约导弹制导精度。 针对电子战环境中的弹载雷达波型设计问题， 在分析影响弹载雷达性能因素基础上， 分析了弹载雷达常用信号， 给出了三种干扰条件下弹载雷达波形设计方法。 最终探讨了目前弹载雷达波形设计存在的问题及今后的探讨方向。 关键词： 干扰； 弹载雷达； 认知雷达； 波形优化 中图分类号： TJ765.3+31； TN95文献标识码： A文章编号：

2、1673-504805-0037-080引言 弹载雷达， 又称主动雷达导引头、 无线电寻的器1， 是导弹制导系统的关键设备。 弹载雷达通过分析回波提取目标参数和环境信息， 实现对目标的探测、 定位和识别。 但除目标回波外， 弹载雷达还会接收到一些不利于其功能的信号， 如噪声、 杂波和干扰， 这其中以干扰对弹载雷达的影响尤为突出。 现代隐身技术使目标RCS越来越小， 更易沉没于背景杂波中， 这些因素的出现使弹载雷达面临严峻挑战。 2022年， Simon Haykin教授正式提出了认知雷达的概念， 并指出认知雷达具有感知环境、 理解环境、 学习、 推理并推断决策的实力。 利用认知的概念来提高弹载

3、雷达适应现代战场环境的实力已成为近年来探讨的热点， 其主要技术途径便是对弹载雷达波形的优化设计。 本文总结了当前弹载雷达常用信号形式， 在充分考虑影响雷达性能因素的条件下， 从设计弹载雷达放射波形入手抑制噪声和杂波， 降低干扰和噪声影响， 提升弹载雷达对目标的检测、 识别和跟踪等各项性能。 1影响弹载雷达性能的因素分析 弹载雷达搜寻截获目标后， 须要对目标进行跟踪与锁定， 在此阶段减弱雷达检测及跟踪性能的因素主要有噪声、 杂波和干扰。 1.1噪声、 杂波特性分析 对于雷达寻的制导系统， 噪声可分为接收机噪声和目标噪声。 接收机噪声通常可建模为加性高斯随机过程， 且与目标回波混叠后可造成雷达系统

4、虚警或丢失检测。 目标噪声指雷达目标不断运动引起的测量参数不规则改变， 主要包括幅度噪声、 角噪声及距离噪声等。 目标噪声能够限制弹载雷达视线转动速率， 从而影响制导精度， 增大脱靶量2。 杂波指接收信号中包含的由与目标无关的背景散射造成的回波重量， 其中地杂波、 海杂波和气 收稿日期： 2022-12-30 基金项目： 国家自然科学基金项目； 航空科学基金项目 作者简介： 鹿玉泽， 男， 北京人， 探讨方向为雷达波形设计。 引用格式： 鹿玉泽， 郑家毅， 李伟， 等. 干扰条件下弹载认知雷达波形优化探讨 J. 航空兵器， 2022： 37-44. Lu Yuze， Zheng Jiayi，

5、Li Wei， et al. Cognitive Waveform Optimization for the MissileBorne Radar under Jamming Condition J. Aero Weapoy， 2022： 37-44. 象杂波是影响弹载雷达的主要杂波形式。 通常， 地杂波、 海杂波和气象杂波统计特性可由高斯、 瑞利、 韦伯尔和K分布等统计模型来描述3。 杂波对雷达产生的影响主要体现为遮挡目标回波， 降低目标检测、 识别概率4。 当目标多普勒频率落入杂波谱内， 则会引起很大的脱靶量， 严峻影响弹载雷达制导精度5。 1.2干扰特性分析 干扰信号也会减弱雷达检测及跟

6、踪性能。 此处主要探讨有源干扰。 在战场中， 导弹目标往往处在困难电磁环境中， 同时目标自身可携带干扰吊舱等自主干扰设备， 其对弹载雷达的正常工作造成严峻影响6。 有源压制式干扰可从弹载雷达天线主瓣方向进入雷达接收机， 沉没目标回波信号； 当压制干扰功率足够大， 超过雷达接收机处理实力时， 就可使雷达接收机过载， 弹载雷达无法发挥作用7。 有源欺瞒干扰具有与真实目标动态相像的时延或多普勒频率， 可产生距离、 速度虚假信号， 遮挡真实目标回波信号， 该类干扰可有效对抗跟踪雷达。 目前， 国内外学者对各种类型的有源干扰进行了数学模型的建立和关键参数的估计， 为探讨干扰特性供应了有效依据。 文献8基

7、于Wigner-Ville分布， 分析了雷达干扰信号的一阶矩和二阶矩特性； 范伟9和李志明10通过提取干扰特征， 并基于统计判决树、 神经网络等方法， 分类探讨了三种噪声干扰和常规欺瞒干扰； 李建勋等人11-13采纳均值与方差特征值结合提取统计特征的方法， 分析了应答式欺瞒干扰的特性；文献14运用博弈论的思想对雷达和干扰对抗过程进行分析， 并探讨了最优干扰和抗干扰决策。 2弹载雷达信号 弹载雷达须要对飞行速度极快、 飞行路程极远的目标进行检测和跟踪。 因此， 弹载雷达信号应具有测距、 测速精度高， 辨别实力强等特点。 2.1常用弹载雷达信号 目前， 调频信号、 步进频信号及相位编码信号， 在实际弹载雷达系统中已得到广泛应用， 相比以往单载频矩形脉冲信号， 这三种信号均能有效提升弹载雷达在测距、 测速方面的性能， 但这三种信号存在以下几个问题： 线性调频信号与步进频信号均存在较高的距离旁瓣， 影响接近目标识别。 在目标距离和速度未知的状况下， 线性调频信号与步进频信号均不能精确测出目标的真实距离与速度， 即存在距离-速度耦合现象。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页