基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标干扰的研究

佘 忱，张 磊

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101)

0 引 言

舷外有源诱饵作为水面舰艇反导的重要手段，具有反应速度快、信号逼真度高、价格低廉和使用方便等优点，一直备受世界各国的广泛关注[1-5]。尤其是近年来随着数字射频存储器(DRFM)技术的发展，舷外有源诱饵可以实现对雷达信号的精确复制与再现，形成高逼真的相干假目标干扰[6-9]。这些假目标干扰在雷达接收机中可以获得相干处理增益，从而破坏反舰导弹末制导雷达对舰艇的检测和跟踪，降低反舰导弹的捕捉、选择、命中和突防概率，从而达到保护真实目标的目的[10-12]。

距离假目标产生过程简单，干扰效果明显，是舷外有源诱饵常用的干扰样式。虽然现有反舰导弹末制导雷达具有一定的抗干扰措施，但是用这些措施对抗距离假目标往往不能取得很好的效果[13-15]。距离假目标普遍使用基于DRFM的干扰技术。尽管DRFM能够精确地复制雷达脉内特征，形成与雷达信号相干的干扰信号，但DRFM必须通过重频跟踪器来跟踪和预测雷达下一时刻的发射信号，这给反舰导弹末制导雷达抗干扰带来了天然的优势。

本文提出基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标干扰的方法，首先建模研究舷外有源诱饵距离假目标干扰的产生原理，然后对重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标干扰的方法进行理论分析，最后进行数值仿真。本文的研究能够提高反舰导弹末制导雷达抗干扰能力，对于提高精确制导武器适应复杂电磁环境的能力具有重要的意义。

1 距离假目标干扰理论分析

距离假目标干扰也称为非密集同步脉冲干扰，主要是使用假目标干扰机接收一个脉冲后，经一定时延重发一个脉冲产生一个假目标，或重发几个脉冲产生不同距离上的几个假目标[17-19]。

假设接收机接收到的雷达发射信号为S(t)，经过数字射频存储并加以调制后转发出去的假目标干扰信号为J(t)，通过接收机匹配滤波器h(t)后输出信号为y(t)。

在脉冲延迟干扰中输入信号的形式为：

J(t)=A·S(t-t0)

(1)

已知原线性调频(LFM)信号通过压缩网络后的输出为S0(t)，则

S0(t)=S(t)*h(t)

(2)

因为h(t)是一个时不变系统，所以:

y(t)=J(t)*h(t)=A·S(t-t0)*h(t)=

A·S0(t-t0)

(3)

由上式可知，延迟处理后所得假目标的脉压效果同真目标的脉压效果相同，幅度与转发时假脉冲的幅度有关。且t0>0时，假目标滞后于真目标；反之，超前于真目标。

雷达的发射信号可以写为:

(4)

式中:U为雷达发射信号振幅；rect表示矩形函数；τ为脉冲宽度；Tr为脉冲重复周期；w0为发射信号的中心频率；Φ0为发射信号的初相位。

根据目标回波模型，雷达接收机输入端的目标回波信号应为:

(5)

那么在实施距离假目标干扰时，就要求此时的第k个假目标的干扰信号为：

Jk(t)=Uj·

(6)

图1 5个距离假目标

2 基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标算法

采用脉冲重复周期随机捷变体制，可以使得基于DRFM的舷外有源诱饵不能正确预测雷达脉冲重复周期，然后采用帧间乘性非相参积累的方法抑制密集距离假目标干扰。该方法能够有效剔除可形成稳定航迹的密集距离假目标，使末制导雷达能够正确跟踪被保护目标，且适用于低干信比条件。

抗干扰信号处理流程如图2所示。当反舰导弹末制导雷达识别到有距离假目标后采用脉冲重复周期随机捷变，将1组经过包络对齐(如Keystone变换)后的脉冲分为M帧，分别对M(如M=4)帧脉冲进行相参积累处理和恒虚警率(CFAR)检测，将4帧的输出结果按对应距离采样单元相乘。帧间乘性非相参积累后只剩下目标回波信号，达到抗密集距离假目标干扰的目的。

图2 基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标算法流程

3 基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标仿真

仿真中，采用带宽200 MHz、脉宽20 μs的线性调频(LFM)信号作为原始雷达信号。目标位于40 km处，干扰信号为密集距离假目标干扰，假目标数目为10个，舷外有源诱饵产生的假目标提前于目标回波。图3～图5为经过脉冲压缩处理以后的结果和经过雷达信号处理后的距离跟踪误差及角度跟踪误差结果。

由图3～图5可以看出，经过脉冲压缩处理后，密集距离假目标干扰在目标前形成10个假目标，并且干扰信号的幅度比目标回波大，在不存在干扰时，距离跟踪误差的绝对值小于1 m，角度跟踪误差的绝对值小于0.05°，当存在密集假目标干扰时，距离跟踪误差的绝对值约为370 m，角度跟踪误差的绝对值大于2°。由此可以看出，当存在舷外有源诱饵距离假目标干扰时，距离跟踪和角度跟踪误差大大提高，此时，末制导雷达无法对目标进行正常的跟踪。

图5 角度跟踪误差

图3 经过脉冲压缩处理以后的结果

当采用基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标算法后，经过雷达信号处理后的距离跟踪误差和角度跟踪误差如图6～图7所示。

图4 距离跟踪误差

图6 角度跟踪误差

图7 角度跟踪误差

由图6和图7可以看出，当采用抗距离假目标干扰的重频捷变以后，距离跟踪误差的绝对值约为0.85 m，角度跟踪误差的绝对值约0.05°。由此可以看出，即使存在强烈、密集的舷外有源诱饵距离假目标干扰，通过抗干扰算法，仍可以获得非常高的距离跟踪和角度跟踪误差精度，也即，经过抗干扰处理以后，末制导雷达可以获得正常的目标跟踪。

4 结束语

本文针对舷外有源诱饵距离假目标的抑制开展理论建模和仿真研究，首先建立了距离假目标干扰的理论模型，在此基础上提出了基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标的算法，最后仿真研究了基于重频捷变抗舷外有源诱饵距离假目标的距离跟踪误差和角度跟踪误差性能。本论文的研究可以为末制导雷达抗舷外有源诱饵设计提供一定的参考意义。