灵巧干扰及其对抗技术的研究现状与展望

金珊珊，王春阳，冯存前，田 波

（空军工程大学，西安 710051）

0 引 言

电子对抗技术在现代战争中的地位随着各种军事技术的发展变得日益重要。作为现代防空体系的核心传感器，雷达的干扰与抗干扰技术始终是各国最热门的研究课题。

现代新型雷达普遍采用了相参脉冲、脉冲压缩等发射信号形式，具有时宽大、带宽大等特点，并且在接收机里面使用相参接收技术，极大地抑制了杂波干扰和非相参干扰，增大了传统压制干扰和欺骗式干扰对其产生显著干扰的难度。作为一种新的干扰信号形式，灵巧干扰是通过对雷达信号的脉内特征进行调制产生的，可以有效对抗雷达新体制和新技术，因此受到了广泛的关注和研究。

D.C.施莱赫在其1999年出版的《信息时代电子战》一书中首次提出“灵巧干扰”的概念［1］：“灵巧干扰同时具有压制干扰和欺骗式干扰的特点，干扰通过在雷达中心频率附近发射许多在时域上与真实目标回波重叠，并且覆盖住目标回波噪声的猝发脉冲来实现。虽然这种干扰波形没有真正的转发式干扰机的全部效果，但是由于其了解的敌雷达信息比真正的噪声干扰机多，因而与真正的噪声干扰机相比，它能够更好地利用干扰能量，而且不易被旁瓣取消（SLC）和旁瓣消隐（SLB）抗干扰技术影响。”

在施莱赫提出灵巧干扰的概念之后，国内外许多学者都对这一概念进行了研究，目前的研究主要集中在干扰实现方法［2-3］、干扰效果分析［4-5］、对抗方法研究［6-7］等方面。本文就近年来灵巧干扰领域的研究做一探讨。

1 灵巧噪声信号的产生和分类

灵巧噪声信号与雷达发射波形相匹配，在雷达的匹配滤波器中能够产生较好的响应输出，同时具有一定的随机性，加大了雷达检测的难度，具有良好的干扰性能。灵巧干扰技术实现的难点在于实现干扰信号与雷达发射波形的匹配。在当前技术条件下，主要通过以下2种方法产生灵巧干扰信号：

（1）直接数字合成（DDS）；

（2）利用射频存储器（DRFM）存储雷达信号并进行相应的调制［8］。

这2种方法都可以用于产生灵巧干扰信号，但实际中，由于DDS技术需要较多的情报支援，因此当前对灵巧干扰信号产生方法的研究大部分是基于DRFM技术实现的。

DRFM是把输入的敌方雷达信号变成相应的数字量，保存在数字寄存器中，并根据雷达信号的形式，对其进行相关的处理，以产生与雷达发射波形相匹配的干扰波形，然后再调制为射频发射信号发射出去。典型的基于DRFM的卷积调制灵巧噪声干扰机的结构如图1所示。

图1 一种基于DRFM的灵巧噪声干扰原理图

在近年的研究中，通过DRFM技术的应用，研究者们提出了许多产生灵巧噪声干扰信号的方法［9-10］。

1.1 基于噪声调制的灵巧噪声干扰技术

这种方法将噪声信号与DRFM复制的雷达脉冲信号进行卷积或者乘积调制。此时，干扰信号可以获得目标雷达匹配滤波器的处理增益，并且使雷达的旁瓣对消和旁瓣消隐抗干扰技术失效。其原理为：

（1）卷积调制信号的产生原理：白噪声n0（t）经带通滤波器H1（t）滤波，形成窄带白噪声n1（t），再经H2（t）变换后形成复信号n2（t），即为所求的调制信号，其数学表达式为：

（2）乘积调制信号的产生原理：白噪声n0（t）经过变换，成为具有随机相位的余弦信号n3（t），n3（t）经带通滤波器H3（t）滤波后形成窄带噪声n4（t），即为所求的调制信号，其数学表达式为：

假设雷达的发射信号为si（t），干扰源与雷达间的距离为R，目标散射面积为σ，则目标的响应函数为：

式中：tr＝2R／c。回波信号的数学表达式为：

干扰信号Jr（t）可分为卷积调制和乘积调制，其表达式分别为：

回波信号与干扰信号同时进入接收机，经过脉冲压缩后，其卷积调制和乘积调制分别为：

其干扰效果是在雷达显示器上产生大量的随机假目标，覆盖真实目标回波，使雷达无法有效检测，达到一种类似“压制”的效果。这些假目标的位置和幅度与调制噪声有关，可以通过选择噪声的参数来控制假目标的幅度和出现的位置。

1.2 基于时频域信号复制的灵巧干扰技术

这种干扰的实现是通过对雷达信号在时域和频域进行部分采样并进行一定的处理后形成干扰信号发射出去，这些处理包括延时、移频、采样转发等。基于这种原理形成灵巧干扰的方法有：基于移频的密集假目标干扰、脉冲前沿复制干扰、时域采样干扰等。

（1）基于移频的密集假目标干扰

这种干扰的实现是将接收到的雷达信号频率存储在DRFM全脉冲（含脉内调制信息）中，通过相关算法对其进行适当的移频、调制，而后进行复制转发。这种干扰信号被雷达接收机接收后，可在真实目标的前后形成若干个虚假目标和干扰信号。由于经过多次复制转发可形成大量的假目标，从而破坏或扰乱了雷达对真实目标的检测、识别和跟踪，达到了良好的干扰效果。

（2）脉冲前沿复制干扰

脉冲前沿复制干扰巧妙地利用了脉冲压缩雷达信号处理的脉压时延特性，将窄带噪声调制到假目标上，实时破坏了回波信号的匹配接收。通过快速引导数字射频存储器连续复制雷达信号的前沿，并将其循环输出，或者根据需要在复制的前沿信号上调制与雷达信号具有相同带宽的噪声信号，使干扰信号在时域上快速跟上雷达回波，实现了快速瞄准噪声干扰的效果。

（3）时域采样干扰

时域采样干扰形式是根据采样定理，在雷达信号的脉冲时间内采样并转发。由于转发信号与原始雷达信号具有较强的相关性，所以可获得较大的匹配滤波增益，而且由于是采样干扰，不需要存储全部的雷达波形信息，所以，这种干扰样式产生的假目标相对真实目标延时较小，有较好的干扰效果。根据采样方式的不同，时域采样干扰形式分为脉内等间隔采样、脉内参差采样、脉内随机采样。其中脉内随机采样的干扰效果更为接近噪声，形成一种梳状干扰的效果。

1.3 基于信号合成的梳状谱干扰

为了对线性调频超宽带雷达进行干扰，文献［12］提出了一种梳状谱干扰技术。这种干扰技术的思想是集中干扰信号功率，对频域内的几个频率点进行强干扰，从而破坏雷达回波信号与参考信号的相关性，使雷达在相关处理中出现更多的旁瓣。其实现方式是在超宽带（UWB）雷达工作的频段内加入具有梳状频谱的干扰信号。当干扰信号达到一定程度时，匹配滤波处理就无法反映目标的位置信息和反射系数特性。

其信号表达形式为：

这种干扰方式通过在超宽带雷达的频谱范围内形成多根谱线，覆盖真实的目标回波。由于现代的超宽带线性调频雷达能够有效地抑制点频干扰信号，在实际应用中，梳状谱干扰信号很可能被雷达作为多个点频干扰信号抑制掉。为了避免出现这种情况，可以采用随机的梳状谱信号作为干扰信号。即从雷达的工作带宽中随机选取若干个频率点，合成梳状谱信号，实现灵巧噪声干扰。

这种干扰形式与脉内随机采样干扰形式的区别在于脉内随机采样干扰的采样信号是幅度和时间随机的信号，并且是通过对雷达信号采样获得梳状干扰的效果，而这里的梳状谱信号则是根据雷达的工作频带选择相应的梳状频谱分布以获得对真实目标回波的灵巧干扰效果。

2 对抗灵巧噪声的方法

灵巧噪声干扰作为一种新型的干扰，针对的就是现代雷达采用的新的信号样式，因此传统的抗干扰方法尚无法有效对抗灵巧噪声干扰，但是国内许多相关的研究人员通过分析灵巧噪声干扰的原理，提出了一些针对性的对抗方法。

2.1 发射验证信号剔除灵巧噪声干扰

发射验证信号剔除灵巧干扰方法的原理流程如图2所示。根据雷达检测的混有灵巧干扰的目标参数，发射1个验证信号对空域中的目标进行逐个的验证，如果验证信号能在设定的［t1，t2］时间内收到，则判定为真实目标，进行显示，然后继续下一个目标验证；否则为假目标，进行剔除，继续下一个目标验证［13］。

这种方法的优点在于认证信号不会被干扰。通过分析这种方法的原理发现，这种方法抗干扰的优越性在于验证的目标对于干扰机来说是未知的，使干扰机所采用的基于DRFM的灵巧干扰无法有针对性地控制所产生的脉内假目标，导致干扰失效。但当灵巧干扰机利用噪声调制产生干扰信号时，干扰信号会在雷达目标回波附近产生大量随机假目标，当假目标对目标回波的覆盖达到一定程度时，会使这种方法的工作时间大大增加，从而失去实时性，不能真正有效地对抗灵巧噪声干扰。此外，灵巧噪声会使雷达对目标的检测出现困难，而这种方法则是在雷达检测出目标之后进行处理，因此其实际应用价值有待检验。

图2 剔除灵巧噪声干扰方法示意图

2.2 利用波形识别技术剔除灵巧噪声干扰产生的假目标

这种方法的原理是：灵巧噪声干扰是利用DRFM对雷达信号的采样进行复制，而真实的雷达回波则是雷达信号经目标散射而形成的，二者的产生原理不同，所以存在波形上的差别，利用这一点来区分干扰信号与真实回波。

（1）两者在时域的区别［14］

（a）脉冲波前后沿坡度差别

DRFM产生的脉冲信号前后沿较陡，而真实的雷达回波是经过多点反射后叠加形成的，因此其前后沿较平缓。

（b）脉冲顶部分层差别

通过电调衰减模拟出来的DRFM信号产生的脉冲顶部分层是均匀、平直的；而在实际的反射过程中，目标的反射面存在不稳定运动，使得其分层表现出随机性。

（c）脉冲底部封口现象

受接收前端电磁环境和干扰机设计水平的限制，DRFM信号会出现脉冲底部封口现象，即漏脉冲现象，而真实回波信号则没有。

（2）两者在频域的区别

（a）杂散信号

由于实际噪声干扰的抽样函数通常采用矩形窄脉冲，因而在对抽样值进行阶梯量化的过程中，会在频域引入量化的杂散信号。

（b）寄生信号

抽样方法的采用会形成1组间隔为抽样频率fc的信号。受带宽影响，在实施噪声干扰时，干扰机很难彻底滤除基带附近的寄生信号。因此，通过检测信号中是否存在寄生信号可以来识别噪声。

（c）调幅信号

当采样频率与雷达信号频率不满足整数倍关系时，在符合采样定理的条件下，恢复出的信号仍会出现差拍调幅现象，并且会随采样频率和雷达信号频率发生变化。

文献［14］将灵巧噪声干扰信号与真实雷达回波信号在时域和频域进行了对比，如图3和图4。

图3 灵巧干扰信号

图4 灵巧干扰信号与真实雷达回波信号频域波形区别

这种方法提供了一种鉴别灵巧噪声干扰的依据，但在实际应用中，如何利用上述差别对灵巧噪声进行剔除是一个需要继续研究的问题，而且随着干扰强度的增加，这种鉴别方法的难度逐渐加大。

3 结束语

灵巧干扰是一种新型的干扰样式，对现代雷达的新技术和新体制具有较好的干扰效果。本文分析了当前灵巧噪声干扰的形成方法、灵巧噪声干扰的种类，并对每种干扰形式进行了分析，最后总结了当前电子对抗领域所提出的对抗灵巧干扰的方法，对今后的研究具有一定的指导意义。

但是，应该看到，对雷达的灵巧干扰技术不断发展，但相应的对抗措施却呈现出一定的滞后性，这是下一步研究的重点。

［1］ Schleher D C.Electronic Warfare in The Information Age［M］.Boston：Artech House，1999.

［2］ 沈华，王鑫戎，建刚.基于DRFM的灵巧噪声干扰波形研究［J］.航天电子对抗，2007，14（1）：62-64.

［3］ 王晓音，李新付.2FSK灵巧干扰技术［J］.通信对抗，2008（3）：36-38.

［4］ 周义建，张剑云，贺平.一种雷达干扰技术——灵巧噪声干扰［J］.雷达与对抗，2002（1）：12-16.

［5］ 史军军，姜秋喜，毕大平.一种有效的灵巧噪声干扰技术［J］.航天电子对抗，2006，22（3）：41-43.

［6］ 张祥志，贾畅宇，刘湘伟.雷达敌我识别干扰方法研究［J］.电子对抗，2010（4）：1-5.

［7］ 陈文奎，陶建义.新体制雷达及其对抗技术综述［J］.舰船电子对抗，2010，33（4）：9-14.

［8］ Charles Joffery Watson.Comparison of DDS and DRFM Techniques in The Gneration of“Smart Noise”［D］.California，US：Naval Postgraduate School，1996.

［9］ 邱杰，邱丽原.灵巧噪声干扰本质及相关基本问题探讨［J］.现代防御技术，2012，40（3）：132-136.

［10］宁勇，陆汝瑶，林斌.灵巧噪声干扰与雷达SLB和SLC的对抗分析［J］.航天电子对抗，2007，23（5）：29-31.

［11］张乐，蔡金燕.面向脉冲压缩雷达的灵巧噪声干扰方法研究与仿真分析［J］.军械工程学院学报，2009，21（6）：26-29.

［12］沈爱国，姜秋喜.无载频超宽带雷达的梳状谱干扰仿真研究［J］.计算机仿真，2008，25（6）：7-10.

［13］王存卫，王永良，李荣峰.一种有效的灵巧干扰剔除技术［J］.空军雷达学院学报，2010，24（4）：244-246.

［14］李恒，齐世举，宋承文.灵巧噪声识别与对抗技术研究［J］.四川兵工学报，2011，32（8）：138-140.