雷达抗干扰决策技术
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雷达干扰及抗干扰原理
嘿,朋友们!今天咱就来好好唠唠“雷达干扰及抗干扰原理”。
你想啊,雷达就好比是我们的眼睛,能帮我们探测到很远的目标。
比如说,在军事上,雷达能发现敌人的飞机、军舰啥的,那可太重要啦!但要是有人故意来捣乱,干扰雷达,那不就麻烦了吗?
雷达干扰呢,简单来说,就是故意发出一些信号,让雷达“看不
清”“分不清”。
比如说,就像你在路上走,突然有人朝你眼睛扔沙子,让你啥都看不清了。
好比敌人可以发射一些假的信号,让雷达误以为是真的目标。
哎呀呀,这多气人啊!
那咱可不能就这么干瞪眼啊,得想办法抗干扰呀!这抗干扰的原理就像是你戴上一副防风沙的眼镜,能把那些干扰都给挡在外面。
比如可以通过各种技术手段来识别哪些是真的信号,哪些是干扰信号。
还可以调整雷达的工作频率,就跟咱换个频道看电视似的,避开那些干扰。
再比如说,可以加强雷达信号啊,让干扰信号没办法完全盖住它。
这不就好像是你大声说话,让别人在嘈杂的环境里也能听清你说的啥嘛!
怎么样,是不是很有意思?咱可一定要搞清楚这些原理,才能更好地应对敌人的干扰,保护我们自己的安全啊!。
雷达干扰技术分析与应用摘要在雷达体制和信号处理等新技术不断改进的同时,干扰技术及干扰样式也要不断的推陈出新。
本文研究了现代电子战常用的雷达干扰技术,分析了压制干扰和欺骗干扰技术的应用,重点对新型组合式干扰——“灵巧噪声”干扰的进行了研究。
关键词电子战;雷达干扰;欺骗干扰;灵巧噪声中图分类号tn95 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)46-0188-02随着近年来电子科技的迅猛发展,现代战争中所处的电磁环境越来越复杂,1991年海湾战争及其后的科索沃战争、第二次伊拉克战争均表明,电子对抗已经作为现代战争的开路先锋,并贯穿着整个作战过程,战争主动权的获得就是以“制电磁权”的获得为前提,有效的实施高强度、有针对性、多样式电磁干扰,成为提高电子战作战水平、生存能力的重要体现,也成为战争胜负的至关重要因素。
1 ecm常用的干扰方式根据干扰的来源,雷达干扰可分为积极干扰和消极干扰两大类[1]。
积极干扰又称为有源干扰,它是利用专门的干扰设备,通过对雷达的侦收、分析,给出具有较强针对性的电磁信号所形成的干扰,它包括杂波干扰、连续波干扰和应答式干扰等;消极干扰又称为无源干扰,它是由某些物体反射雷达电磁波所产生的干扰,其中根据产生途径的不同又有自然消极干扰和人为消极干扰之分,按照它产生的性质,可分为分布式消极干扰和点式消极干扰。
根据干扰的作用,雷达干扰则可分为压制式干扰和欺骗式干扰。
压制式干扰是用连续波信号或大量杂乱无章的信号来压制或者掩盖雷达目标信号,欺骗式干扰则是通过施放与目标信号十分相似的干扰信号,使得雷达处理程序无法正确识别有效目标,产生误跟踪甚至跟踪丢失的干扰方式。
2 压制式干扰典型的压制式干扰包括分布式消极干扰、杂波干扰、脉冲调幅干扰以及连续波干扰[2]。
其中最常见的是分布式消极干扰和杂波干扰,这两种干扰从第二次世界大战开始到现在,一直都被广泛采用。
2.1 分布式消极干扰分布式消极干扰是一种在空间分布较广的无源干扰。
雷达抗干扰能力指标一、抗干扰频率范围雷达的抗干扰频率范围是指雷达在工作频段内,对抗干扰信号的能力。
这一指标衡量了雷达在特定频段内,能够有效地抵抗不同频率干扰信号的能力。
雷达的抗干扰频率范围越宽,其抵抗不同频率干扰信号的能力就越强,从而在复杂电磁环境下保持较高的探测性能。
二、抗阻塞能力抗阻塞能力是指雷达在受到强干扰信号作用时,保持正常工作或快速恢复探测功能的能力。
阻塞干扰是指强干扰信号进入雷达接收机,使接收机过载,导致雷达无法正常工作。
雷达的抗阻塞能力越强,其在受到强干扰作用时,越能保持正常工作状态或快速恢复探测功能。
三、抗瞄准式干扰能力抗瞄准式干扰能力是指雷达在面对具有特定方向的干扰信号时,能够有效抑制干扰信号,保持对目标探测的能力。
瞄准式干扰是指干扰源发出的干扰信号具有明确的干扰方向,与雷达接收机波束形成一定角度。
在这种情况下,雷达需要具有较强的抗干扰能力和波束控制能力,以保持对目标的探测性能。
四、抗压制式干扰能力抗压制式干扰能力是指雷达在面对连续或脉冲式的压制干扰时,能够有效识别和抑制干扰信号,保持对目标探测的能力。
压制式干扰是指干扰源发出的干扰信号具有与雷达接收机相似或相同的频率特性,通过连续或脉冲式的干扰方式,使雷达难以识别和跟踪目标。
雷达的抗压制干扰能力越强,其在面对压制式干扰时,越能有效地识别和抑制干扰信号,保持对目标的探测性能。
五、抗欺骗式干扰能力抗欺骗式干扰能力是指雷达在面对欺骗式干扰时,能够有效识别和应对干扰信号,保持对目标探测的能力。
欺骗式干扰是指干扰源通过模拟目标的回波特性,产生虚假目标或使真实目标难以被雷达识别。
雷达的抗欺骗干扰能力越强,其在面对欺骗式干扰时,越能有效地识别和应对干扰信号,保持对目标的探测性能。
综上所述,雷达的抗干扰能力指标是多方面的,包括抗干扰频率范围、抗阻塞能力、抗瞄准式干扰能力、抗压制式干扰能力和抗欺骗式干扰能力等。
这些指标共同决定了雷达在复杂电磁环境下的生存能力和探测性能。
雷达对抗原理
雷达对抗是指敌我双方在雷达战中采取各种技术手段,以减弱或抵消对方雷达的探测、跟踪和导引能力,从而保护自己的飞机、舰船和地面目标免受敌方雷达的侦察和攻击。
雷达对抗是现代战争中的重要组成部分,对于提高战场生存能力和执行任务的成功率至关重要。
雷达对抗的原理主要包括干扰、反制和隐身三种手段。
首先,干扰是指通过发射特定频率和功率的电磁波,干扰敌方雷达的正常工作,使其无法准确探测目标或者产生虚假目标,从而达到保护自身的目的。
干扰手段包括有源干扰和无源干扰,有源干扰是指主动发射干扰信号,而无源干扰则是利用天线、反射体等 passiv e 的手段来改变雷达接收到的信号。
其次,反制是指采取针对敌方雷达的具体特点和工作原理,采取相应的技术手段来削弱或抵消其探测和跟踪能力。
反制手段包括频率捷变、波形捷变、抗干扰接收机等技术手段,通过这些手段可以有效地削弱敌方雷达的性能,使其无法准确探测到我方目标。
最后,隐身技术是指通过减小目标的雷达截面积,使其对雷达波的反射减小到最低程度,从而使敌方雷达无法准确探测到目标。
隐身技术包括减小目标的雷达反射截面积、采用吸波材料、优化目标的外形等手段,通过这些技术手段可以有效地减小目标的雷达反射截面积,从而提高目标的隐身性能。
总的来说,雷达对抗原理是通过干扰、反制和隐身等手段,削弱或抵消敌方雷达的探测和跟踪能力,从而保护自身目标免受雷达的侦察和攻击。
在现代战争中,雷达对抗技术的发展已经成为一项重要的军事技术领域,对于提高战场生存能力和执行任务的成功率至关重要。
随着雷达技术的不断发展和进步,雷达对抗技术也在不断完善和提高,成为战场上的一项重要利器。
雷达抗干扰波形设计和仿真一、引言雷达作为一种重要的电子设备,在现代军事和民用领域中扮演着至关重要的角色。
随着技术的不断发展,雷达系统也在不断地更新换代。
然而,在实际应用中,雷达系统常常会受到各种干扰的影响,其中最常见的就是电磁干扰。
对于雷达抗干扰技术的研究和设计显得尤为重要。
二、雷达抗干扰波形设计1. 抗干扰波形概述抗干扰波形是指具有良好抗干扰能力的雷达信号波形。
通常情况下,抗干扰波形应该满足以下几个条件:(1)具有较高的信噪比;(2)具有较高的频谱纯度;(3)具有较高的时域分辨率;(4)具有良好的时频特性。
2. 抗干扰波形设计方法目前,针对雷达抗干扰波形设计方法主要有以下几种:(1)线性调频脉冲信号法:该方法利用线性调频脉冲信号来实现目标检测,具有抗干扰能力强、分辨率高等优点。
(2)多普勒滤波方法:该方法利用多普勒滤波器来实现目标检测,具有抗干扰能力强、分辨率高等优点。
(3)码型设计法:该方法利用不同的码型来实现目标检测,具有抗干扰能力强、频谱纯度高等优点。
(4)复合波形设计法:该方法将上述几种方法进行组合,从而实现更好的抗干扰能力和更高的分辨率。
3. 抗干扰波形仿真在雷达系统设计过程中,为了验证所设计的抗干扰波形是否符合要求,在进行实际测试之前需要进行仿真。
常见的雷达抗干扰波形仿真软件包括MATLAB、ADS等。
三、仿真案例下面以MATLAB为例,对一种基于线性调频脉冲信号的抗干扰波形进行仿真。
1. 波形生成根据线性调频脉冲信号的公式生成一组基础信号:f0 = 10e9; % 起始频率f1 = 12e9; % 终止频率T = 5e-6; % 脉冲宽度Fs = 40e9; % 采样频率t = 0:1/Fs:T;s = chirp(t,f0,T,f1);2. 干扰信号生成为了模拟实际应用中的干扰情况,可以生成一组高斯白噪声信号作为干扰信号:n = randn(size(s));3. 抗干扰波形生成将基础信号和干扰信号进行加权叠加,即可得到最终的抗干扰波形:SNR = 10; % 信噪比x = s + n/SNR;4. 波形分析利用MATLAB中的fft函数对抗干扰波形进行频谱分析,可以得到以下结果:从图中可以看出,抗干扰波形具有较高的频谱纯度和较高的信噪比。
雷达电子对抗技术及其应用研究2摘要:我国科技水平的持续提升不仅在很大程度上重新塑造了人们的生活习惯,而且也为各个行业带来了前所未有的发展机会。
随着时代的进步和经济建设进程的加快,国家对国防安全的要求越来越高,而雷达作为重要的军事信息传输设备,其地位愈发凸显。
在此过程中,雷达的电子对抗技术经历了显著的进步,并利用信息技术的强大优势,促进了我国雷达对抗装备的持续发展。
为了更好地发挥出雷达电子战装备的作用和价值,必须要对该系统进行合理有效的分析和研究,明确其主要功能及性能特征。
在实际应用中,根据装备的具体战技指标和实际需求,结合工程的实际能力,使设计的相关方案变得更加优化和具体化。
这样,在大量的实践和试验活动的基础上,可以逐步实现最佳的效果。
关键词:雷达;电子对抗;应用研究前言电子对抗在多种战争场景中起到了显著的角色,并随着时间的推移,赢得了全球各国的普遍关注。
在信息化条件下,电子对抗已经成为现代作战体系中必不可少的组成部分,并与之形成相辅相成的关系。
到目前为止,科学和技术的进步速度非常快,电子战的内容也变得更加丰富,其涉及的范围已经超越了仅仅是军事对抗。
其中,雷达探测预警就是一种十分有效且具有代表性的电子防护措施,对于提高部队作战能力有着极为重要的意义。
在当前情境下,雷达被视为最关键的侦测工具,它在导弹侦测预警、反恐救援以及海上和空中的搜索监控等多个方面都得到了广泛应用。
雷达电子对抗技术已逐渐成为未来军事对抗的关键工具,我国在未来的发展过程中仍需加强对电子对抗技术的研究,以进一步提升我国的国防能力。
1雷达电子对抗技术的主要内容1.1 电子对抗的主要内容雷达电子对抗技术已广泛应用于现代战争的多个领域,它在战术上能够对敌方的电子设备产生干扰,从而影响敌方在战时获取信息的能力,使其在现代电子战中占据有利位置。
其中,电子对抗是以电磁频谱和电磁波为手段,通过各种技术手段来保护自己不受敌人攻击。
在电子对抗技术的应用中,主要涵盖了雷达对抗、通信对抗和光电对抗等多个方面,包括但不限于涉水、陆、空和天的全方位、全天候的对抗。
雷达--------探测距离、分辨⼒、距离精度、⽅位精度、抗⼲扰⼒雷达的技术指标⼤致包括其探测距离、分辨⼒、距离精度、⽅位精度、抗⼲扰⼒等。
下⾯就详细介绍⼀下各项技术指标。
1、探测距离关于探测距离⾸先先从来了解⼀下雷达⽅程的简单⾏式。
(1)上式中右侧第⼀项表⽰的是增益为Gt的天线辐射功率为Pt在离雷达距离R处的功率密度。
右侧第⼆项的分⼦σ是⽬标截⾯积(平⽅⽶),是⽬标返回雷达⽅向的能量的度量;分母表⽰回波信号能量在返回向雷达的途径上随距离的发散程度(为⽬标截⾯积)。
这两项相乘得到的是每平⽅⽶上返回雷达的功率。
Ae称为有效孔径⾯积。
Pr为接收功率。
所以求得的雷达的最⼤作⽤距离应为接收功率Pr等于雷达最⼩可检测信号Smin时雷达的探测距离。
所以:(2)其中与发射增益Gt⼀样还有接收天线增益Gr。
⽽接收天线增益Gr与有效孔径⾯积Ae的关系为:(3)将3式代⼊2式中可得:(4)其中λ为雷达的信号波长。
上式中的Smin受噪声以及系统的限制。
可表⽰为:(5)其中k为玻尔兹曼常数,T0为噪声温度。
B为接收系统等效带宽。
Mn为识别系数。
Ls是系统损耗。
Nf为噪声系数。
2、分辨⼒包括距离分辨⼒和⽅位分辨⼒:距离分辨⼒:主要取决于码元宽度、码元宽度⼜取决于编码调制速率。
⽅位分辨⼒:与天线的⽅位波束宽度有关。
(对于⾮合成孔径雷达,⽅位分辨⼒仅取决于天线波束宽度。
当两个⽬标同时在波束内⽽且距离相等,雷达并不能判定⽬标数量,于是只能认为探测到⼀个⽬标。
天线孔径越⼤,这个指标越⾼,天线尺⼨越⼤)。
3、距离精度引起距离误差的误差源有热噪声、⽬标闪烁误差、码元前后沿抖动、距离标定误差、接收通道延迟变化、零点漂移等,其中主要是热噪声误差。
a)数据量化误差,由量化引起的误差为:R M--------最⼤探测距离,Q--------计算机字长。
b)脉冲抖动由信号发⽣器输出的定时同步脉冲抖动引起的测距误差c为光速,最⼤脉冲抖动量。
c)距离时钟量化fc为距离时钟频率。
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名: 日期: 年 月 日
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保密□ ,在_____年解密后适用本授权书。 不保密□。 (请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日
本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪 论 1.1 雷达对抗概述 现代军事技术的一个重要特点[1],就是各种武器装备越来越广泛地采用和依赖于无线电技术,战略和战术武器普遍采用无线电探测、控制、通信等电子技术,而各种武器装备威力的发挥,战区的监视和警界,诸兵种协同作战的调配、联系、指挥和控制等,都越来越多地依赖于雷达的效能。雷达对抗是电子战的主要组成部分。它是以雷达为主要作战对象,通过电子侦察获取敌方雷达、携带雷达的武器平台和雷达制导武器系统的技术参数及军事部署情报,并利用电子干扰、电子欺骗和电子攻击等软硬杀伤手段,削弱、破坏敌方雷达的作战效能而进行的电子斗争。雷达对抗的目的[2]就是通过对雷达的侦察和干扰,获取敌方武器装备、兵力部署、作战指挥等方面的重要情报;在重要的战斗和战役进程中,使敌方的武器系统失效、指挥控制失灵,为消灭敌人、保存自己、取得战争胜利创造条件。
在现代战争中,每一个作战装备和作战人员都会因其在战争中的地位和作用而受到多种雷达和武器系统的威胁、杀伤。任何一架作战飞行中的军用飞机,都有可能会同时遭受到敌方数种雷达、杀伤武器的威胁。如果它或它所在方不能有效地对抗敌方诸多的威胁雷达和武器系统,则其不仅不能完成预定的作战任务,甚至不能保证自己的生存。而雷达对抗[2, 3]是一切从敌方雷达及其武器系统获取信息(雷达侦察),破坏或扰乱敌方雷达及其武器系统的正常工作的战术、技术措施的总称。因此,可以说雷达对抗在现代战争中处于举足轻重、日益重要的地位。
雷达导引头抗拖曳干扰技术发展综述摘要:拖曳式干扰是一种成本较低、躲避精确制导导弹最有利的手段之一的有源欺骗干扰。
随着雷达导引头作战场景日益复杂,抗干扰能力需求的提升,研究拖曳式干扰理论、抗拖曳式干扰方法持续成为电子战领域的热点问题。
本文梳理了近十年国内雷达导引头抗拖曳干扰研究的相关成果,从速度分辨、角度分辨等角度进行归纳整理,希望为雷达导引头抗拖曳式干扰提供基础。
关键词:雷达导引头;抗拖曳干扰技术1 引言根据陈晓霞[1]的总结,雷达有源干扰样式大致包含有源压制式干扰、有源欺骗式干扰、拖曳式干扰,其中拖曳式干扰,全称为拖曳式雷达有源诱饵(Towed Radar Active Decoy,TRAD)。
拖曳式干扰主要是通过飞机平台对制导雷达或雷达导引头辐射的照射信号进行侦收,获取照射信号的脉宽、周期、频率等射频信息后,通过调制或直接转发方式由雷达诱饵辐射逼真模拟与飞机平台具有相似航迹、速度、距离且功率更大的虚拟回波信号,使得雷达导引头无法从角度、速度、距离等维度对真实回波信号进行识别及稳定跟踪,从而保护飞机平台。
本文将对近十年国内的抗拖曳干扰方法进行归纳整理,将从速度分辨、角度分辨等角度对研究成果进行阐述。
2 拖曳式干扰目前机载拖曳干扰机较为主流的系统结构为“灵巧型”见图1,主要利用飞机载体平台的接收天线接收照射信号,通过载体平台中的威胁警告接收系统、波形发生器(或宽带转发器)、射频/激光转换器、激光/射频转换器对接收到照射信号进行转发,最终通过发射天线进行放大、辐射。
图1AN/ALE-55系统结构示意图3 抗拖曳干扰策略针对拖曳式干扰的特点,研究学者们从速度、角度等多个维度进行了理论分析及抗干扰研究。
3.1 速度分辨策略针对拖曳干扰(转发式),廖云[2]等提出在目标载机逃离导弹照射主波束之前,采用载机-诱饵质心法保持PD雷达导引头主波束对准载机-诱饵的质心,在载机逐渐靠近导弹过程中,当回波信号与诱饵干扰信号多普勒频率差大于分辨率时,通过高多普勒频率分辨力,结合信噪比、信号功率等特征鉴别载机与诱饵。
雷达的“四抗”技术简评2009年第1期电子工程17雷达的”四抗”技术简评张宣卫(南京长江电子信息产业集团有限公司,南京210037)摘要:概要地评述了作为现代武器系统中的一个关键探测设备——雷达所受到的”四大威胁”及所采取的“四抗”技术,所提及的技术有相当部分是对空情报雷达所采用的.关键词:”四大威胁”;”四抗”技术RadarS’’FourResistance’’TechniqueZHANGXuan—wei(NanjingChangjiangElectronicsGroupCo.,Ltd.,Nanjing210037)Abstract:Radarisakeysensorinmodemweaponsystem,butithassuffered”fourthreat”.Thispaperdescr ibes“fourresistance”techniqueappliedinradar.amongmentionedtechniquesmostaresuitbleforairdefense surveillanceradar.Keywords:”Fourthreat”;”fourresistance’’technique1引言随着电子技术的高速发展和信息化时代的到来,在现代的高科技战争中,雷达受到了”四大威胁”:综合电子干扰,反辐射导弹的攻击,隐身目标的攻击和低空/超低空目标的突防.这些威胁大大降低了雷达的有效性.面对这种严重情况,世界各国均有许多科研人员在从事研究和开发各种新技术,来实现雷达的”四抗”性能,使其有效性能和生存得到保障.2对抗综合电子干扰的措施2.1概述雷达自发明以来,已成为战场上获取来袭目标情报,控制和指挥武器进行打击敌方目标的重要设备.随之而来的电子对抗由于其在现代战争中的重大作用,已使它成为电子技术科学中的一个重要学科.电子对抗是在可利用的电磁频谱范围内的信号和武器装备争取战争胜利的对抗行动.敌对双方利用电磁频谱主要就是为了发射和接收电磁频谱,因而电子对抗的主要技术是侦察和干扰(包括欺骗),而雷达的反电子干扰则是与之针锋相对的反侦察和反干扰,其目的是控制电磁频谱以削弱,破坏敌方的作战能力.有定义电子战为敌我双方利用无线电电子装备或器材进行的电磁信息战争,电子战包括电子对抗和电子反对抗.美国雷达和电子战专家D.C.Schteher在2O世纪末所着的《信息时代的电子战》一书中明确地提出了关于电子战的新概念.在术语中以”电子攻击”取代以前的”电子对抗”;以”电子防护”取代以前的”电子反对抗”;以”电子战支援”取代以前的”电子战支援措施”.其定义分别如下:”电子战”是涉及使用电磁和定向能量控制电磁频谱或攻击敌人的任何军事行动.电子战中主要有三个部分:”电子攻击”,”电子防护”和”电子战支援”.“电子攻击”是利用电磁和定向能量攻击敌方人员,设施或设备,达到削弱,压制或摧毁敌方战斗能力的目的.”电子防护”是我方或敌方在使用削弱,压制或摧毁战斗能力的电子战中,对我方人员,设施和设备采用的防护行动.”电子战支援”系在电子战中由作战指挥官派遣或直接控制的搜索行动,用于对有意图和无意图辐射源的截获,识别和定位.从以上定义中可知,雷达反综合干扰仅是现l8电子工程代电子战的一小部分,现代电子战已不是仅由一个雷达专业技术所能胜任的,而是需要由各种专业技术协同完成,并且也不仅仅是一些装备对抗的专业技术的应用,更是一种军事行为.这里就不作进一步讨论.2.2对雷达的侦察和干扰对雷达实施侦察,主要就是为了截获多种雷达的信号,首先是对雷达辐射源进行定位,并进一步测量其各种工作参数.除了载频,脉冲重复频率(或重复周期),脉冲宽度,天线扫描速度或周期等基本参数外,还能测出脉内调制信号,以及各种参数变化的情况.尔后根据已掌握的雷达信号先验信息和知识判断该雷达的功能,工作状态和威胁程度,并将各种信号处理的结果提供给干扰机和其它有关设备,进而施以强度高,自适应能力强的电子干扰等,使雷达降低甚至丧失探测目标的能力.早期对雷达的干扰采取的方法是投放箔条无源干扰形成干扰走廊,以掩护进攻的机群.而在现代电子战中则是施放有源干扰,包括瞄准式,阻塞式,扫频式的压制性干扰和欺骗性干扰,使雷达无法检测出敌方目标回波.随着数字射频储频技术的发展,侦察设备能达到快速测频和分析脉冲调制波形并施以各种干扰手段,使雷达更易受到干扰.这种干扰被称为是对雷达的”软杀伤”. 2.3雷达的反干扰技术早在二十世纪七十年代中期,国外就提出了雷达的一百五十多种抗干扰技术措施.这些技术措施按雷达的组成部分,分别在发射,天线,接收, 信号处理各分系统中和总体中加以实施.随着技术发展和电子战需要,雷达反干扰要求已成为雷达系统性能中的一个重要的因素,在雷达产品设计中采用有关技术予以实施.雷达的反干扰功能,模式和波形都可通过软件来实现.2.3.1低截获概率雷达要使雷达不受干扰,首先是要确保雷达不被侦察到.由雷达方程’可知,雷达所收到目标回波的信号功率与其至目标的距离的四次方成反比;而侦察接收机所截获的雷达信号功率则与其至雷达距离的二次方成正比.因而,携带侦察接收机的目标一般均不容易被雷达发现而完成侦察雷达的任务.这种侦察接收机又称为截获接收机,其兼有电子支援接收机,雷达告警接收机和电子智能接收机的能力.针对此种情况,近年来,雷达采用了低截获概率技术(主要为低峰值功率,宽频带,频率捷变等),使这种雷达不易为侦察接收机所截获.能探测到目标最大作用距离大于目标上所携带的拦截接收机能截获雷达信号最大截获距离的雷达被称为低截获概率雷达.低截获概率雷达的天线发射方向图必须使用低副瓣,甚至超低副瓣电平,达一45分贝;天线的带宽尽可能宽,因其确定了雷达的工作范围.采用不同极化调制及采用相控阵列天线技术(能控制多种工作模式的不同扫描波束形状)或采用数字波束形成技术均可降低雷达被截获的概率.采用低峰值功率的信号.一些低截获概率的发射机采用了连续波信号,对脉冲信号则采用了脉冲压缩技术,其进行调制的形式有:线性,非线性调频,相位编码调制,跳频(频率编码)调制,相位编码和频率编码相结合的调制和随机信号调制.该技术的目标是在空度比达到100%时,仍能达到对目标具有一定距离,速度精度和分辨率要求.对发射机也可实施功率管理,以获得低截获概率的性能,使功率仅满足对适当距离和一定雷达截面积的目标所需的检测要求.当然极端情况也可以赋以”静默”.扩展频段,采用频率捷变雷达组网等技术也可用来降低雷达被截获的概率.国外已应用低截获概率雷达系统的有:连续波调频战术导航低截获概率雷达PilotMK3,改进后的Scout雷达;用于直升机,巡航导弹及各种飞机上的高度计,GRA-2000低截获概率雷达高度计,PA-5429脉冲机载雷达高度计,AHV-2100数字雷达高度计;着陆系统AN/SPN-46PALS;低截获概率的地基系统,HARD-3D,Pointe雷达,”寂静”海用雷达CRM一100;低截获机载雷达,AN/ APS一147多模雷达,AN/APQ.181低截获雷达,AN/ APG-77多模战术雷达;反舰巡航导弹和鱼雷中所用的导引头.应指出,有些应用了一些上述的降低截获概率技术的雷达,如弹道导弹预警系统(BMEWS),铺路爪相控阵预警系统(A WACS)雷达,空中航路监视雷达(ARSR-4)都不属于低截获概率雷达.2.3.2发射机发射机部分主要是在调制波形,功率和频率方面实施反干扰技术,包括降低脉冲峰值功率.张宣卫:雷达的”四抗”技术简评19采用各种脉冲调制波形,脉冲压缩技术,如调频,跳频编码,二相码,四相码,多相码,脉冲串等.提高脉冲平均功率及对功率实施管理.采用频率捷变,脉冲重复频率捷变,频率分集,双频段工作和工作在较高的频段上等.2.3.3天线高增益,低副瓣,利用目标的极化特性采用极化匹配技术,使信号比或信干比达到最大.采用副瓣对消或副瓣匿影技术,达到反副瓣干扰和欺骗干扰.采用相控阵天线,能在发射波束达到自适应调零时,避开干扰方向.能实现多波束技术以及多种模式波束.对天线副瓣电平的要求应由雷达抗干扰要求来定,即由副瓣的自卫距离和主瓣的自卫距离之比来决定.若副瓣电平达不到所要求的值,则雷达的生存会面临威胁;若副瓣电平冗余过大,虽增加了并不要求的旁瓣自卫距离,但展宽了主波束的宽度和降低了天线增益,从而引起雷达测角精度变差,威力下降.2.3.4接收机在目前接收机中均加有杂波分析和发射选择的装置,用以分析干扰的信号,找出干扰发射频谱的凹口,以控制频率源作捷变频.选择最低干扰电平所对应的频率用作雷达的工作频率,从而有效地对抗脉冲干扰,瞄准式杂波和非均匀性阻塞干扰.而早就推广应用的宽限窄电路(宽带放大一限幅和窄带放大一滤波电路),则能有效地对抗宽频带窄脉冲的干扰.对抗无源干扰,则采用动目标接收机,它除了能消除敌方所施放的箔条(片)干扰外,还能对地物固定目标,气象杂波(云,雨等)干扰及海杂波等起到一定的抑制作用.为了对抗积极干扰以及地物,气象,海浪等杂波引起的对接收机电路的过载,还采用了瞬时自动增益控制电路,近程增益控制电路和对数放大器等措施.2.3.5信号处理动目标接收机,自适应波束置零,工作模式的控制,脉内信号各种调制波形控制和脉冲压缩及虚拟极化实现等均离不开信号处理.通过控制门限电平的恒虚警技术,杂波图,动目标检测技术和脉冲多普勒技术,由于增加了信号相参积累时间因而提高了信杂比.其它应用技术尚有检测前跟踪技术,信息和数据融合技术等.2.3.6其它体制雷达及技术在其它体制雷达中,均充分考虑了对抗干扰的功能,如连续波雷达,宽带雷达,多基地雷达,无源雷达,激光雷达,稀布阵综合脉冲孔径雷达,相控阵雷达.相控阵雷达是一种多功能体制的雷达,能灵活地控制天线波束和工作模式,具有很好的抗干扰性能.这之中的无源雷达,已在实战中取得很大的成功.无源雷达由于不发射信号,只是靠大量接收和处理信号来探测目标,获取目标信号,其隐蔽性,抗干扰性好,并具有反隐身的性能.根据探测目标时所利用的辐射源位置的不同,无源雷达的定值分二类:一类是利用目标本身所辐射的信号来定位,另一类则是利用目标受外辐射源照射所产生的散射信号来定位.前者是国外现役的无源雷达的主要类型,目标的辐射源可以是雷达,干扰,通信设备所发射的信号,甚至是辐射的热量. 国外现有的无源雷达主要类型有:捷克生产的”塔玛拉”系统及其改进型”薇拉”系统;美国生产的AN/TRQ一109移动式无源系统和乌克兰生产的“铠甲”空情监视系统等.这些装备在实际应用中取得了战果,如1995年2月在波黑战场上,塞尔维亚的防空部队就用“塔玛拉”无源雷达探测到人侵的美国F—l6战斗机,并利用地空导弹将该机击落.而在1999年4月的科索沃战争中,南联盟防空部队用”塔玛拉”雷达在强电子干扰的环境下,探测到入侵美军的F一117A隐身战斗机,并将其击落,此事曾引起美军的震惊.1998年l0月美国公开了洛克希德一马丁公司潜心研制了十五年的”沉默哨兵”雷达的信息. “沉默哨兵”是利用全球商业用的电视广播信号和调频广播信号对空中目标照射所产生的散射电磁波来对目标进行定位的.在此之后大量文章纷纷发表,对外辐射源也扩展至数字音频广播信号,移动电话基站信号,全球导航卫星系统信号以及卫星通信信号等.这类无源雷达系统将是今后研制和应用的一个重要发展方向,无源雷达已成为电子战中的一个重要组成部分.由于单雷达已不适应现代电子战的作战要求,因而由不同功能,体制,频段的多部雷达组成的雷达网,对信息和数据进行融合,具有更好的电子工程“四抗”和探测性能,在现代CK/SR系统(指挥,控制,通信,计算机,杀伤,情报监视和侦察系统) 中,由其对雷达的选用和部署作统一考虑.3对抗反辐射导弹攻击的措施反辐射武器包括了反辐射导弹和无人机,但以前者为主,其根据雷达所发射的信号寻的武器, 专门用来摧毁雷达.反辐射导弹早在上世纪的美越战争中就已使用了,使雷达受到很大损伤.近年来的海湾战争和科索沃战争中,美国均使用了大量的反辐射导弹,使雷达生存受到致命威胁并大量被摧毁.3.1反辐射导弹美,英,法,俄等国自上世纪八,九十年代就生产了大量各种型号反辐射导弹,其弹长约3~4 米,弹径为2O~4O厘米,最大射程为30~90公里, 最大速度为1—3马赫.这些导弹的制导方式大多为被动雷达寻的,有的加上惯性导航或捷联惯导.导引头频域宽,灵敏度较高.引信部分有触发爆炸,激光近炸等.战斗部中除炸药外还有大量金属体——十几毫米的低碳钢板和6~7毫米的厚装甲,有效杀伤半径达5O~7O米左右.反辐射导弹一般由各种型号的歼击机所携带,在距雷达20~30公里处发射,命中率较高.反辐射导弹对雷达的摧毁被称为是对雷达的”硬杀伤”.3.2雷达抗反辐射导弹攻击的措施3.2.1采用低副瓣天线,低峰值功率等技术由于反辐射导弹是通过感受雷达天线发射的平均副瓣电平来锁定寻的方向的,故一般采取的措施是降低天线的平均副瓣电平;且由于来袭雷达的导弹主要是高仰角发射,因而也需尽量降低高仰角的副瓣电平.采用脉冲低峰值功率发射,对工作频率作大范围的变化,以及迅速改变脉冲宽度,重复频率,脉内调制信号的形式,极化方式,采取发射静默的方式均能在一定程度上破坏反辐射导弹的跟踪能力.但由于反辐射导弹应用了捷联惯性制导技术,其抗雷达静默能力增强.3.2.2配置针对反辐射导弹的诱饵设备对需保护的主雷达配置诱饵设备是抗反辐射导弹的有效措施.诱饵是一种有源设备,其工作频率,脉宽,脉内调制信号形式,重复频率,极化形式等特征均等同于所保护的雷达,只是选取的发射功率略大于主雷达天线辐射的平均副瓣功率电平.一般将2个或3个诱饵分别置于距主雷达一定的安全距离处(一般为300米左右,诱饵间相距也为300米左右),从而诱骗反辐射导弹的着弹点,使雷达和诱饵仍能继续工作.为了对雷达形成全向保护,在全方位和大部分仰角范围的空间中均需有诱饵的辐射信号,故其天线采用全向天线,一般由四单元微带环阵天线组成.其覆盖范围,方位为0~360度,仰角为20~80度.其发射机一般采用固态发射机.在主雷达中控制诱饵的开关机,控制信号的传输采用光纤系统.诱饵的工作状态仍传至主雷达,每个诱饵均配置一个小型电站.由于单个诱饵设备与雷达配置不安全,实际使用时是2个诱饵设备或3个诱饵设备与主雷达相配置.配置2个诱饵设备就可构成一个较好的诱骗系统,若3个诱饵设备与主雷达相配则形成一个很好的安全系统,仿真计算结果表明,其生存概率达98%以上.模拟试验证实:当相隔一定距离的3个诱饵设备同时工作时,导引头跟踪点在3 个诱饵的能量中心附近摆动;当主雷达和3个诱饵设备同时工作时,导引头的跟踪点则在雷达和3 个诱饵的合成能量中心附近摆动,这表明诱饵系统能有效地保护雷达.英,美,法,俄等国的主雷达有不少已配置了诱饵设备,如英国的Watchman雷达,美国的TPS 一75,TPS一59雷达,法国的Master—M雷达等.由于有的反辐射武器是以红外辐射作为末制导寻的.对有源相控阵雷达,由于天线阵面有一定的热量,使其成为攻击对象,故除上述诱饵(亦称有源诱饵或电子诱饵)外,尚有红外诱饵与雷达相配置.红外诱饵也可以向空中发射,诱使反辐射导弹提前引爆.另外,还有一种偶极子诱饵弹,在反辐射导弹到达雷达前射向空中,在百米左右高的空中形成偶极子云,使反辐射导弹提前引爆.3.2.3应用告警雷达为了发现并识别来袭的反辐射导弹,并对被保护的雷达提供告警的信息,同时发出警报,以使主雷达采取必要的紧急措施,诸如关闭雷达发射机,控制诱饵开机工作等,以达到诱骗反辐射导弹的落弹点,使雷达等设备得到保护,人员安全得到张宣卫:雷达的”四抗”技术简评21保障.由于反辐射导弹是近距离发射,主雷达的工作模式所能获得的数据率很少,不能确定目标的存在,且在近距离强杂波中不能探测出高速反辐射导弹的进攻.而告警雷达是一种小型的脉冲多普勒雷达,覆盖空域大,照射目标时间长,能利用长时间积累和脉冲多普勒技术,利用高速反辐射导弹对雷达进攻时产生的正多普勒频率检测出反辐射导弹回波的信号,从而完成告警任务.反辐射导弹因受到尺寸的限制,天线大小有限,其寻的频率范围一般在0.8—20吉兆之间.而告警雷达则选用米波频段有利于对反辐射导弹的探测.美,俄等国均已有为部队主雷达配置的告警雷达装备,如美国的AN/TPQ44型和俄国的33J:16 型等.3.2.4采取雷达组网在雷达组网时,将同型号或发射频率等参数相近的雷达布置在相距不远的地方,对这些雷达进行交错开机,致使反辐射导弹跟踪错乱.也可采用雷达备份天线方法,将天线和发射机等主机分置一定距离,以便在主天线受到损坏后,发射机仍能与备份天线相连而使雷达继续工作.3.2.5发展新型雷达米波雷达,稀布阵综合合成孔径雷达,无源雷达,双/多基地雷达等体制的雷达均能较好地防止反辐射武器的攻击.亦可以采用边运动边工作的雷达,以使反辐射武器的攻击失败.4对抗隐身目标的技术4.1隐身技术各国尤其是美国,经过越南战争和中东战争之后,对武器的生存性有了更深刻的认识.美国在越南战争中曾使用大量B-52型超音速战略轰炸机对越南重要目标进行轰炸.由于轰炸机雷达截面积较大,易被地面雷达发现,因而受到越方组织的防空武器打击,使美国付出了较沉重的代价. 此事迫使美国加紧对飞机隐身技术的研究并取得了成果,所生产的隐身飞机雷达截面积得到显着的降低.隐身技术已成为提高飞机生存能力的主要方法之一.对飞机雷达截面积缩减的主要技术有:外形隐身技术,雷达吸波材料隐身技术,无源对消和有源对消技术.由于对消方法受到带宽的限制,且较复杂,难以实现,故以前两种技术最常应用和最为有效.4.1.1外形隐身技术雷达截面积是度量雷达目标受电磁波照射后所引起的散射强度的一个物理量,其不仅与目标形状,结构和材料特性有关,还与雷达的工作频率,信号极化形式以及目标的姿态,相对于雷达波束的空间位置有关.通过修改飞机的形状,可以在一定角度范围内显着地减小它的雷达截面积(一般是修改飞机的表面和边缘,使其强散射的方向偏离单站雷达入射波的方向).但隐身不可能在全部的立体角范围内达到,电波总是会在一些观察角上垂直人射到飞机的表面,这时飞机的雷达截面积就较大.外形隐身的目的就是将这些大雷达截面积区域移至威胁相对较小的空域中.采用了翼身融合技术的飞机,大部分采用圆滑过渡, 取消了在宽角范围内有强反射特性的直角反射结构,从而显着地降低了雷达截面积.如美国的F一117A是世界上第一种由电子工程师设计的外形隐身飞机,首次采用了66.5度的大后掠角,使光学和雷达的特征最低.为了防止机翼和机身以及垂尾和平尾构成强反射,F—l17A采用了非直角结构,显着地降低了这些两面角引起的反射,它的机身和机翼两面角约为130度,在侧向一个很大的俯仰范围内比直角结构的反射要低20分贝左右;垂尾用V形外倾结构,与平尾夹角约50度,且超出平尾和机身,向后延伸成菱形尾翼,显着地减小了角反射器效应.美国的隐身飞机F-117A,F22,F35,B2均采用了隐形外形设计.4.1.2雷达吸波材料隐身技术通过在机身上涂敷能吸收电磁波能量的雷达吸波材料减小反射回波的能量,这是隐身飞机的实际应用技术.吸波材料主要有表面涂层材料和结构复合材料.表面涂层材料如铁氧体吸波材料,其可使一定频带内的反射回波降低2O一3O分贝.为了扩展吸收频带,可采用分层结构或参数渐变结构材料,如一种能够优化的4层磁性吸波材料,其在l一15吉赫范围内具有最小的反射率, 而自身厚度不超过7.5毫米.还有很多种其它涂电子工程层吸收剂,如对电磁波具有吸收,透波和偏振功能的金属及其氧化物磁性超细粉末;吸波性能良好的碳化硅耐高温陶瓷;能减少入射电磁波的反射和吸收电磁波的手性材料;能减弱电磁波反射的电子型高聚物材料;对电磁波具有良好吸收性能的纳米材料等.目前在国外有许多科研人员正在从事研究频带宽,厚度较薄,重量轻,成本较低,具有自适应性能的吸波材料.4.1.3等离子体隐身技术自上世纪六十年代以来,美,苏等国就开始研究等离子体吸收电磁波的性能,并在九十年代取得了突破性进展.俄国的研究领先于美国,俄国已生产出等离子体发生器,并在飞机上进行了试验.它是利用等离子体发生器在飞机表面形成一层等离子云,照射到等离子云上的雷达波,一部分被吸收,一部分被改变传播方向,从而使飞机难以被雷达探测到.等离子体隐身技术与外形和材料隐身技术相比有很多优点:吸波频带宽,吸波率高,隐身效果好,制造和使用成本低,无须改变飞机外形设计等.但利用等离子体技术实现隐身仍存在相当多的问题,如飞机安装等离子体发生器的部位无法隐身,要求的电源功率大,设备庞大.俄国等离子技术发展较快,已研制出第二代产品,进入应用阶段.4.1.4红外隐身技术飞机实施红外隐身技术主要是通过降低红外。
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雷达抗干扰决策技术
作者:王佳
来源:《科技资讯》2011年第24期
摘 要:目前,在雷达抗干扰决策研究方面,国内外公开的研究并不多,借助这有限的雷达抗干
扰决策资料,本文对雷达干扰决策算法中的一种算法—— 基于0-1规划的雷达干扰决策算法进
行分析。
关键词:雷达 抗干扰 决策 算法
中图分类号:TN95 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(c)-0006-01
1 雷达干扰决策技术的决策原则
雷达干扰决策技术的决策原则有两种,一种是一对一原则,这种原则是指在整个过程中,对每
一步雷达只分配一部干扰机。在干扰资源较紧张的情况下,干扰任务分配根据一对一原则来进
行,可以尽可能多的干扰敌方雷达,这种原则也具有不足之处,其它对每一部雷达的干扰不能保证
其有效性。另一种是多对一原则,这种原则是指在整个过程中,每一部雷达可分配多部干扰机。
干扰任务分配采用这种原则,其主要目的就是为了抓住主要矛盾,从而重点干扰敌方威胁程度大
的雷达,这种原则也具有不足之处,即当我方干扰机数量不够时,或者敌方雷达数量很多时,漏干扰
很容易造成。
2 雷达干扰决策算法
雷达干扰决策算法主要有基于0-1规划的雷达干扰决策算法、基于多级优化动态的雷达抗
干扰决策算法、基于布尔操作法的雷达抗干扰决策算法。无论是从运算复杂度还是从算法有效
性来看,第一种算法更适用于雷达抗干扰的决策算法。因此,本文主要对基于0-1规划的雷达干
扰决策算法进行分析。
2.1 0-1规划模型分析
这种规划的决策变量仅取值0或1。雷达干扰决策问题可以看作是一个最优指派问题,任务
分配变量定义为:
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由于雷达具备的干扰措施种类大于等于干扰类型,对若干干扰措施进行补充,确保抗干扰措
施种类等于干扰措施种类,且坑干扰措施对这些干扰措施的抗干扰效能为0。因此,满足以下的
0-1规划是最佳的抗干扰决策方案的基础。
对上述问题,采用匈牙利法进行求解,该方法求解过程分为2步:第一步,系数矩阵的每行元素
与该行的最小元素相减,然后让所得系统矩阵的每列元素与该列的最小元素相减。如果存在0
元素,那么就不需要做上述步骤了。第二步,找出M个独立的0元素,以这些独立0元素对应矩阵
()中的元素为1,其余都为0,此时就能够得到最优解。
上述求解的方法求出的是最小解,而求最大解是需要将其转换为最小化问题来进行的,即令
当经过变换后,指派问题的系数矩阵得到了同行和同列中都有两个或者更多的0元素,此时
需任选一行中某一个0元素,并且将同行中其他0元素划去,这是会出现多重解。
2.2 仿真实验
来满足本算法的适用条件,将其元素映射到(0,1]区间。
由结果可知,没有一种抗干扰措施能够对抗所有的干扰措施。干扰措施不同,其干扰效果也
不同,甚至有些没有抗干扰的效果。因此,要想得到最优化的对抗决策必须通过一定的算法来进
行。
2.3 基于0-1规划的雷达抗干扰决策算法
经过计算机仿真得到任务分配矩阵X如表1所示。
其中,分配第i种抗干扰措施对抗第k种干扰用1表示,不分配第i种抗干扰措施对抗第k种
干扰用0表示。由表1可得,最佳的决策方案是:捷变频对抗扫频式干扰,脉冲压缩对抗距离欺骗
式干扰,多普勒处理对抗瞄准式干扰,MTD对抗速度欺骗式干扰,单脉冲对抗角度欺骗式干扰,宽
窄限电路对抗噪声干扰。
基于0-1规划的雷达抗干扰决策算法是基于一对一的分配原则,也就是说一种抗干扰措施只
对应一个干扰,不能对抗多种干扰,很显然,这样的方式很可能造成资源浪费,从这个角度上讲,得
到的最优方案也不能称为是最优的结果。因此,最大的抗干扰效益值在雷达抗干扰决策问题上
很重要,但是,抗干扰措施的约减问题也是不可忽视的,笔者需要在以后的工作中对这方面进行研
究。
参考文献
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