舰载雷达主动反电子侦察技术

江　桥，侯庆禹，黄和国(．中国人民解放军9785部队，河北秦皇岛066000; ．中国航天科工集团85研究所，江苏南京0007)



舰载雷达主动反电子侦察技术

江桥1，侯庆禹2，黄和国2
(1．中国人民解放军92785部队，河北秦皇岛066000; 2．中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)

摘要:目前舰载雷达主要采用捷变频、复杂重频、宽带高增益脉冲压缩、低副瓣天线以及发射功率管控等低截获概率设计技术来提高其反电子侦察和抗干扰能力，属于“防御性”的反电子侦察技术。从电子侦察系统的特点及存在的弱点出发，提出对其进行干扰的可能性，采取主动反电子侦察的方法来掩护己方舰载雷达工作，提高舰载雷达的电子对抗能力。

关键词:舰载雷达;雷达对抗;反电子侦察;主动干扰

0　引言

以AN/SPY-1相控阵雷达为代表的舰载多功能雷达担负着探测、搜索、跟踪多目标及制导导弹等多种任务，其性能的优劣直接影响着舰艇的作战能力。近年来随着电子战技术的发展，具有强功率干扰能力的电子战飞机对舰载雷达工作构成了很大威胁，而在未来作战过程中，舰载雷达将面临综合电子干扰、低空/超低空突防、高速反辐射导弹和隐身飞机轰炸等威胁，因此必须提升舰载雷达对电子战装备的对抗能力，以维持舰载雷达在未来海战中的作战能力［1］。

目前舰载雷达反电子对抗的一个重要手段是采用低截获概率雷达技术，即捷变频技术、复杂重频设计技术(包括重频参差、重频抖动、重频滑变等)、宽带高增益脉冲压缩技术、低副瓣天线技术以及发射功率控制等，以降低被对方电子侦察系统的侦收概率［2］。但上述技术措施都属于“防御性”的反电子侦察技术，近年来国内外很多学者也提出了可以采取“主动性”的反电子侦察技术措施，比如向电子侦察系统发射密集的载频、重频、信号形式多变的假雷达信号，以破坏电子侦察系统正常的信号分选工作;也可以在被保护雷达的发射信号中，附加一些专门设计的特殊调制信号，使电子侦察系统在信号解调过程中出错或解调出特殊的调制信号，以干扰正常的信号处理工作等［3-4］。本文从电子侦察系统的工作特点出发，分析其存在的弱点，以及各类参数的干扰可行性，进而提出一些主动干扰策略，通过干扰敌方的电子侦察系统，达到掩护己方舰载雷达信号的目的。

1　电子侦察系统分析

电子侦察系统主要包括用于自卫干扰的雷达威胁告警、电子战支援侦察(ESM)和电子情报侦察(ELINT)三大类，其中雷达威胁告警和ESM对系统处理速度要求高，需要对外界作战环境快速做出反应，侧重于对重点威胁雷达信号的快速截获与识别;而ELINT侧重于情报信息的获取，对雷达信号参数、工作模式等指标的分析精度有较高要求，不要求实时给出战场环境中的信息。虽然电子侦察系统分为上述三大类，但其系统组成是类似的，仅仅是根据不同的应用需求，对接收灵敏度、工作带宽、参数测量的种类、精度、实时性等要求有所差异，下面针对电子侦察系统的组成来分析其特点与存在的一些局限性。

1．1系统组成

图1是典型电子侦察系统信号处理流程示意图［5］，首先是经过高灵敏度的宽带接收机完成对外界电磁环境的侦察接收，然后经过脉冲参数测量算法，获取雷达参数，包括频率、脉宽、幅度、重频、角度、调制信息等，最后基于上述参数进行脉冲分选，并结合情报数据库及威胁数据库的信息，完成威胁雷达辐射源的识别，为后续作战措施提供依据。

图1　电子侦察系统信号处理示意图

根据不同的作战应用需求，在信号截获与参数测量方法与策略方面有所取舍，例如雷达威胁告警应用中，重点是完成对外界是否存在威胁数据库中的威胁雷达对象的判别，并快速进行告警，因此参数测量的重点是频率、重频和角度信息，为达到时效性，允许损失一定的参数测量精度。而ELINT应用中，则更关注雷达辐射源情报信息的准确性与完备性，因此参数测量的类型应尽可能全面、准确，对实时性没有严格要求，甚至允许采用事后处理的手段来提高参数测量精度与获取更全面的辐射源信息。

总的来说，目前先进的电子侦察系统具有宽带瞬时截获、侦察灵敏度高、参数测量精度高、对复杂环境的适应能力强等特点。主动反电子侦察技术要发挥作用，达到影响电子侦察系统工作性能的目的，主要的途径是通过破坏其参数测量与信号分选的有效性。

1．2系统弱点

下面针对频率测量、角度测量和信号分选工作体制与可能存在的弱点进行简要分析。

1．2．1测频体制弱点分析

雷达告警接收机中的测频体制有模拟和数字两大类［6］。模拟体制中较多的是瞬时测频接收机、信道化接收机、超外差接收机;数字体制中主要是数字信道化接收机。两类测频都存在自身的弱点［7］。

1)瞬时测频接收机不适应同时多信号，且其雷达信号类型适应性不强;

2)信道化接收机频域截获带宽较宽，易受到噪声干扰而引起测频错误;

3)超外差接收机对于宽带雷达信号的截获概率较低;

4)数字接收机中的部分数字测频方法对于信噪比要求较高，受到噪声干扰时测频误差较大。

这些都为对侦察系统实施干扰提供了可行的突破点。

1．2．2测向接收机技术体制弱点分析

确定雷达信号的到达方向或角度是电子侦察的重要功能，能够提供威胁目标的来袭方向或完成对威胁目标的定位。典型的测向方法主要有振幅法、相位法和时差法［8］。其中振幅法测向技术包括波束搜索法、双波束脉冲比幅法测向和全向振幅单脉冲测向技术等。相位法测向技术包括相位干涉仪测向和线性相位多模圆阵测向。时差法测向技术中的短基线时差测向基本原理是根据电磁信号到达2个或多个站的时间差来对辐射源的方向进行测量。上述典型的测向技术存在以下的局限性:

1)波束搜索法测向系统由于瞬时工作空域较小，不能满足侦察系统的宽开空域侦察的要求，故较少在侦察系统中使用，且测向精度较差。

2)比幅测向系统能够对空域进行360°全向覆盖，在机载雷达侦察告警系统广泛应用，但是其测向原理是通过比较2个或者多个通道中的信号因相位差而引起的幅度差来实现测向，所以在复杂电磁环境中存在多信号或者干扰的情况下，测向误差将会增大。

3)时差法测向同样是通过测量脉冲到达时差引起的相位差来实现测向，对于时差测量精度要求较高，同样也面临在多信号和噪声干扰情况下测向误差增大的问题。

4)相位法测向是根据测向天线系统侦收同一信号的相对相位差来确定信号的到达角，该方法同样受到多信号和噪声的影响。

1．2．3信号分选弱点分析

电子侦察系统的接收前端送来的是密集交叠的雷达信号脉冲流，从这种随机交叠的脉冲信号流中分离出各雷达的脉冲信号并提取相应雷达相关参数的过程称为信号分选。简单地说，信号分选就是一个去交叠、去交错的过程。传统的信号分选是基于脉冲重复间隔(PRI)去交错处理进行主分选，典型算法包括动态关联法、直方图法、PRI变换法等。为应对日益复杂的电磁环境，研究人员提出了盲信号分选、复杂信号聚类神经网络分选、脉内细微特征分选等多信号分选算法［9］。

考虑到上述单个分选算法都存在一些应用的局限性，为取得更好的工程应用效果，将采用多参数联合分选的方法［10］。典型的多参数雷达信号分选流程一般可分为两部分:首先是雷达信号的预处理，包括已知辐射源的匹配与扣除，到达方向(DOA)、脉冲宽度(PW)、雷达频率(RF)联合分选，预处理的目的是为了稀释脉冲流，为主分选做准备;然后是主分选，包括基于脉冲重复周期(PRI)特征进行分选，主分选的目的就是将相同参数的雷达识别出来。

无论采取何种信号分选方式，其核心都涉及到时域参数到达时间(TOA)的测量，所以对于截获脉冲信号的TOA和雷达自身信号的相关性要求较高，一旦出现测量误差或者杂乱虚假脉冲就会使分选错误。

2　主动反电子侦察

针对电子侦察系统的特点及存在的局限性，下面将从频域参数、时域参数、空域参数及信号处理四个方面展开干扰分析。

2．1频域参数干扰

考虑到目前大多数瞬时测频接收机不适应多信号，即无法分辨同时到达的信号，因此可以采取多个时域重叠信号干扰瞬时测频接收机的方法［11］。针对瞬时测频接收机无法对单个脉冲内出现的多个载频进行正确测量，因此可以采用前沿频率掩护的方法，即在脉冲信号前沿产生假载频的方法，使得接收机在采样测频时对假载频进行测量，从而有效保护真实频率［12］。对于信道化体制的测频接收机，可以采取梳状谱干扰技术，使接收机将常规雷达信号“误认为”频率分集雷达信号，达到欺骗性效果［13］。

同时，连续波噪声干扰在保证一定功率的前提下，对任意测频体制的接收机都有干扰效果，能够提升电子侦察系统的检测噪声电平，一方面能够影响接收机的正常检测，另一方面能够降低其测频精度。

2．2时域参数干扰

时域参数主要包括雷达信号幅度、脉宽、到达时间、重复周期，都与雷达信号的脉冲包络有关联。影响脉冲包络的因素主要有噪声、接收机滤波器带宽、检波算法和多径效应等。滤波器带宽与检波算法是电子侦察系统自身设计，无法进行干扰;当电子侦察系统装备在机载平台时，一般也较少受到多径效应的影响，因此对时域参数的干扰将重点关注于噪声干扰。

张国利、毕大平等对噪声干扰对雷达侦察系统截获能力的影响做了分析［14］，考虑到噪声干扰的目的是保护己方舰载雷达信号不被侦察系统截获，因此干扰信号仅需考虑己方雷达信号的频点和带宽，以达到最佳干扰功率分配。随着噪声干扰功率的增大，电子侦察系统的检测灵敏度将会下降，一方面降低了己方雷达信号被截获的概率，另一方面使得电子侦察系统的检测虚警概率上升，即较多噪声超出了检测门限值，同时也直接对参数测量的精度产生影响。

因此对时域参数实施干扰时，可以采用噪声干扰和相干重叠脉冲，破坏己方雷达信号的包络和抬高对方电子侦察接收机的噪声基底，进而干扰电子侦察系统对己方雷达信号时域参数的准确测量。

2．3空域参数干扰

这里空域参数主要是方位角度(到达角)信息，而角度信息是侦察系统的重要性能指标之一。根据上文对测向技术体制的分析，振幅法、相位法和时差法测向都不能同时处理多个信号，且对噪声较为敏感。

因此针对振幅法测向，可以采用平台外的电子干扰装置配合工作，发射与己方舰载雷达相似频率与脉冲参数的干扰信号，随着干扰信号功率的增加，电子侦察系统的测角结果逐渐偏离雷达信号的真实入射角，测量误差逐渐增加，当干扰源功率与雷达信号功率相同时，测量结果为两者夹角的中间，造成测角错误，增加电子侦察系统依靠空域对多目标进行分选的难度，达到保护己方雷达信号的目的［15］。类似的干扰方法也适用于对抗相位法和时差法测向体制。

同时，大功率噪声干扰作为一种传统、简单的干扰方式，同样能够对各类测向体制起到干扰作用，降低其测向精度，影响电子侦察系统基于精确角度信息来完成辐射源分选、定位的能力。

2．4信号处理干扰

1)信号分选的干扰

目前对电子侦察系统的信号处理部分的干扰主要是破坏其信号分选能力，重点体现在对雷达PRI的干扰。林志远和陶本仁根据电子攻击信号脉冲与被保护雷达信号脉冲在重叠时间大小以及先后到达顺序上的不断变化，使合成信号的幅度发生起伏，改变合成信号的脉冲宽度，掩盖了目标雷达信号的时域参数，达到干扰分选的目的［16］。

因此对信号分选的干扰，可以通过多种干扰途径来实现。一是采用噪声干扰以降低对雷达信号的TOA测量精度;二是有针对性地增加干扰脉冲，使得对方侦察接收机无法获取己方雷达真实的PRI信息。根据分析，增加干扰脉冲过程中，随机干扰脉冲主要起到增加环境中信号密度的作用，以消耗信号处理机的运算资源;而有规律的干扰脉冲，则能够改变TOA分选算法对真实雷达序列属性的统计，取得欺骗干扰的效果［5］。

2)掩护脉冲干扰

侦察接收机在参数测量过程中，对雷达重复频率有一个适应能力，当重复频率大于某一值时，则接收机会出现丢脉冲现象。针对这个特点，可以有针对性地进行干扰，即在雷达真实脉冲发射前的某一时刻发射干扰掩护脉冲，使得对方接收机只能得到该干扰脉冲参数，而丢失真实雷达脉冲参数，达到掩护己方雷达的目的。

3　结束语

在作战过程中，为提升舰载雷达的战场生存能力，尽可能降低其被对方电子侦察系统截获的概率，目前主要采用的是被动反电子侦察技术，如低截获概率设计技术。为增加其反侦察技术手段，本文对雷达主动反电子侦察技术开展了研究。通过对典型电子侦察系统的组成及存在的弱点进行分析，提出从频域参数、时域参数、空域参数以及信号处理等四方面开展主动干扰，以达到掩护己方雷达信号的目的，为舰载雷达的抗干扰技术发展提供参考。

参考文献:

［1］张玉册，李静，曾海兵．舰载雷达反对抗能力存在问题及技术改进措施［J］．舰船电子对抗，2003，26(5) : 26－28．

［2］Pace PE．Detecting and classifying low probability of intercept radar［M］．Artech House，2009．

［3］陶本仁．对反电子侦察技术领域的开发［J］．国际电子战，2008(6) : 2．

［4］Johnston SL．CESM——a new category of radar ECCM［J］．IEEE Trans．on AES Systems，1995，31(2) : 854－857．

［5］戴胜波，雷武虎，程艺喆，等．基于TOA分选的反电子侦察方法［J］．电子信息对抗技术，2014，29(4) : 45－48．

［6］刘小明，陈东香，茹冬生．现代测频接收机综述［J］．科技信息，2010(21) : 608－610．

［7］林钰，余强，毕大平．雷达反空间反电子侦察的干扰方法研究［J］．舰船电子对抗，2014，37(3) : 7－11．

［8］罗景青．雷达对抗原理［M］．北京:解放军出版社，2003．

［9］杨学永，宋国栋，钱轶，等．现代雷达信号分选跟踪的几种方法［J］．现代雷达，2014，36(3) : 43－47．

［10］余强，毕大平，沈爱国，等．ELINT/ESM系统与有源对抗技术的发展现状综述［J］．航天电子对抗，2014，30(6) :57－61．

［11］林志远．雷达截获系统电子攻击技术研究［D］，西安:空军工程大学，2004．

［12］王柏杉，杨连洪．脉冲多载频调制的雷达反侦察［J］．舰船电子对抗，2006，29(5) : 15－17．

［13］张国利，毕大平，杨谢．信道化接收机的梳状谱干扰效果分析［J］．电子信息对抗技术，2013，28(4) : 47－50．

［14］张国利，毕大平，李磊．噪声干扰对雷抗侦察系统截获能力影响分析［J］．航天电子对抗，2013，29(3) : 51－53．

［15］张国利，毕大平，沈爱国，等．雷达侦察比幅测向系统干扰技术［J］．火力与指挥控制，2013，38(6) : 48－50．

［16］林志远，陶本仁．雷达截获系统电子攻击布站研究［J］．航天电子对抗，2006，22(1) : 45－47．

Active CESM techniques of shipborne radar

Jiang Qiao1，Hou Qingyu2，Huang Heguo2
(1．Unit 92785 of PLA，Qinghuangdao 066000，Hebei，China; 2．No．8511 Research Institute of CASIC，Nanjing 210007，Jiangsu，China)

Abstract:The low probability of intercept (LPI) techniques，belonging to‘defence’counter electronic support measure (CESM) technology，such as frequency agility，complex PRF，broadband high-gain pulse compression，low side-lobe antenna and flexible beam control technique，are used to improve the CESM ability and anti-jamming ability of shipborne radar．According to the characteristics of electronic reconnaissance system，and the probability of being jammed，active CESM techniques are proposed to cooperate with the shipborne radar and improve its electronic countermeasures ability．

Key words:shipborne radar; radar countermeasures; counter electronic support measure(CESM) ; active jamming

作者简介:江桥(1976－)，男，工程师，主要研究方向为电子对抗。

收稿日期:2015－09－30; 2015－11－10修回。

中图分类号:TN973; TN974

文献标识码:A