雷达抗干扰能力评估系统的设计与实现

闫 海，李国辉，曹 原，李建勋，贾 立，王晓莉

(1.国防科技大学信息系统与管理学院， 长沙410073)

(2.空军装备研究院雷达与电子对抗研究所， 北京100085)

0 引言

近年来，电子战技术发展迅速，现代电子战装备呈现出高度综合化、灵巧化和智能化的发展趋势，可以在全空域、全频域和全时域产生高强度、多样式和有针对性的电子干扰，严重影响防空情报雷达的探测能力。为了在复杂干扰环境下更好的发挥雷达的作战效能，需要对雷达的抗干扰能力进行系统和深入的评估［1-9］。

抗干扰能力评估首先要涉及评估准则问题［10-11］，文献［12-13］提出过两套评估准则，分别是基于抗干扰前后干噪比变化的评估准则和基于抗干扰前后信干噪比变化的评估准则，该准则具有简易、明晰等特点，可以较好的反映抗干扰手段的效果，同时基于信干噪比的准则相较于干噪比准则又多考虑了抗干扰手段对信号损失的影响，考虑到抗干扰的目标不仅仅是压低干扰能量，同时还要保证目标回波不受损失，所以基于信干噪比的抗干扰指标具有更进一步的实用意义。本文旨在探讨基于相关抗干扰评估准则，应用计算机软件辅助评估雷达抗干扰手段效能的方式和方法。

1 抗干扰指标

1.1 基于干噪比的抗干扰指标计算方法［12］

基于干噪比的抗干扰指标的计算公式如下

式中:J'表示采取抗干扰措施后的干扰功率;J表示无抗干扰措施的干扰功率;N表示噪声功率。该式表示采取抗干扰措施后雷达干噪比的改善程度。

1.2 基于信干噪比的抗干扰指标计算方法［13］

基于信干噪比的抗干扰指标的计算公式如下

2 抗干扰能力计算机辅助评估处理流程

首先，根据不同雷达型号的回波文件进行数据解析，录入航迹文件数据和原始视频数据;其次，将录入的数据进行排错处理，根据处理要求对基于干噪比的抗干扰分析或基于信干噪比的抗干扰分析进行选择，而后再进行功能设置和选择以完成抗干扰评估;最后将结果输出。抗干扰能力计算机辅助评估处理流程如图1所示。

图1 抗干扰能力计算机辅助评估处理流程

3 抗干扰评估雷达采集数据处理

抗干扰计算机辅助评估要基于雷达上采集的数据进行，主要是针对采集到的航迹文件和原始回波两个文件进行处理。涉及到从这两个文件进行噪声幅度、干扰幅度和信号幅度等三个数据的提取和计算，相应的计算方法如下所示。

3.1 噪声幅度

雷达基底噪声幅度的提取基于原始回波文件进行，主要是根据无干扰情况下的时间和方位引导信息对相应区域的噪声求取平均，可以对区域的方位覆盖范围进行选择，通常选取30°左右，具体过程如图2所示。

图2 噪声幅度计算

3.2 干扰幅度计算

干扰能量幅度的提取基于原始回波文件进行，主要是根据干扰情况下的时间、方位和距离引导信息对相应区域的干扰能量求取平均，之所以加上距离引导信息是为了避开无源气象和地物杂波区，具体过程如图3所示。

图3 干扰幅度计算

3.3 信号幅度

录取的目标幅度信息基于原始回波文件和航迹文件两个文件进行，通常航迹文件已经给出了目标幅度的信息，为了精确得到信号幅度，还需要根据航迹文件的引导信息在原始回波文件中寻找目标信号幅度，这时主要是结合航迹文件的目标方位、时间、距离信息在原始回波文件中进行相应区域的波门内幅度选大寻找。具体过程如图4所示。

图4 信号幅度计算

4 数据结构设计

4.1 原始回波数据结构设计

考虑到回波信息表格中，过门限检测目标数目的随机性，为最大化节省存储空间和便于检索，建立基于链表的数据结构，用以存储原始回波数据，如图5所示。其中目标链表示每一个文件表中的过门限监测目标点，回波的基本信息存储在目标链尾链中。用文件表首个目标链尾链作为链尾链检索起始工具。

图5 原始回波文件信息提取数据结构

4.2 航迹数据结构设计

航迹文件相对数据量不大，且内容稳定，不存在动态变更的问题，使用结构体对读取的航迹文件进行存储。

去年9月17日，杭州滨江一小区，一名15岁的初三女孩从19楼坠下，落在三楼阳台上，当场死亡。警方认定为自杀。事发前，家人发现女孩又在玩手机，提出反对意见，双方因此发生争执，随后女孩跳楼身亡。今年5月，北京理工大学附属中学，一名初二的男生因成绩不理想，被父亲没收了手机。索要无果后，孩子跳楼自杀。

5 抗干扰能力的评估分析

5.1 回波及航迹可视化显示分析

如图6所示，该模块具有如下3点功能:

(1)回波数据显示。打开回波数据后，该显示区的时间标签便会显示为回波数据的起止时间。用户直接点击“统计”按钮，即可显示该时间段内的累计过门限点分布。过门限点的颜色依据回波能量的不同分五档显示。也可以手动设置起始时间，显示某一段时间内的过门限点分布;

(2)航迹显示。打开航迹文件后，在下拉列表选择某条航迹，软件即会在雷达图中描出其运动轨迹;

(3)图层设置。根据需求，可单独显示航迹或回波点迹。通过“图层选择”复选框，可控制航迹和点迹的显示。

图6 原始回波及航迹信息可视化

5.2 信噪比/信干比分析

5.2.1 信噪比分析

首先，在航迹数据分析区输入关注的航迹批号和时间信息，选择相应航迹文件。然后，实现原始回波数据和航迹文件的关联处理(注意原始回波文件时间和航迹文件时间对应)。

完成上述两个步骤后，通过在信噪比/信干比分析区设置距离、方位、时间波门实现航迹文件和原始回波数据的关联，如图7a)所示，其中波门中心位置是每一个航迹点的滤波前距离、方位、时间值，通过对满足波门大小内的数据进行选大处理，计算得到信噪比值，点击生成航迹文件对应原始回波数据按钮，完成数据的生成，该数据可以在记事本文件中查阅，也可以在数据作图区域中查看，如图8所示。

图7 信干比/信噪比分析

图8 信噪比数据查阅

5.2.2 信干比分析

设置干扰数据段的起始和终止范围，完成信干比数据的生成，如图7b)所示，该数据可以在记事本文件中查阅，也可以在数据作图区域中查看。

5.3 干噪比分析

设置取干扰的波门中心位置和波门大小，其中干扰距离段支持两种设置模式，可根据需要自行选择。噪声幅度在干扰情况下已不能直接使用通道噪声值，此时噪声值可在没有干扰情况下的回波中取值，在抗干扰改善因子计算功能模块中，有该取噪功能。

如图9所示，干噪比显示数据有所不同，考虑到干扰的特点，显示干扰数据方位信息，在数据区内移动鼠标，可以查看各数据点的时间、干噪比、数据方位信息。

图9 干噪比分析

5.4 平均计算分析

平台支持基于数据区间的平均计算分析能力，以干噪比分析为例，如图10所示。

图10 平均计算分析

5.5 评估软件平台整体界面

雷达抗干扰能力评估软件平台整体界面，如图11所示。

图11 评估软件平台界面设计

6 结束语

本文给出了一个基于计算机软件平台的雷达抗有源压制干扰能力评估系统的设计与实现过程。基于该平台能快速、准确地评估雷达抗干扰能力，实现雷达抗干扰能力评估的可视化、高效化，同时为其他相关抗干扰评估系统的设计提供有益帮助。

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