舰载火控雷达动态抗干扰策略规划研究

翟 颖

(西安导航技术研究所 西安 710068)

0 引言

舰载火控雷达作为一种精密跟踪雷达，其主要任务是对敌方战术目标进行探测跟踪，为平台武器装备提供打击目标实时准确的坐标数据，实现对来袭目标的有效拦截和摧毁，在我军近程防御系统中占据十分重要的地位。

近年来，随着电子战愈演愈烈，舰载火控雷达所面临的电磁环境日益复杂，作为信息系统与武器交联的关键一环，舰载火控雷达通常需要面对敌方多种干扰作用，其作战效能面临严重的威胁和挑战。

在装备应用中，雷达抗旁瓣干扰技术已相对成熟，典型的方法有旁瓣对消、旁瓣消隐等。针对雷达主瓣干扰，目前已有不少专家学者提出应对方法，如：子空间投影法、阻塞矩阵法，但无奈受到应用环境、运算量等因素影响，导致各算法仅适用于某特定条件下。主瓣干扰因其高威胁性，严重影响雷达性能，被认为是现代舰载火控雷达的主要对抗对象，因此，本文主要围绕雷达抗主瓣有源干扰展开研究。

1 舰载火控雷达面临严重干扰威胁

经过多年实战经验的积累，敌我双方的装备性能都得到了快速发展。舰载火控雷达作为近程防御系统，是敌方电磁干扰的主要对象，因此想要在复杂电磁环境下实现对来袭目标的有效拦截和精确打击，要求雷达具备对有源、无源干扰的对抗能力，尤其是对主瓣有源干扰。

参照典型突防攻击模式，舰载火控雷达面临的电子干扰主要包括：电子战机远程支援干扰、随队电子战机掩护干扰、自卫式电子干扰等。干扰设备根据任务需求发出不同样式的干扰信号，典型的有：密集假目标干扰、速度/距离拖引欺骗干扰、窄带瞄频式干扰、灵巧干扰等。干扰主要从雷达主瓣进入，旨在欺骗或破坏目标跟踪环路，造成武器射击诸元测量精度受损，甚至退出跟踪状态丢失目标，导致火力打击系统无法对目标进行锁定和拦截，从而削弱我方防御系统的火力打击威力。

1.1 远程支援干扰

远程支援干扰主要是在战区外围配备大功率电子战机，对己方作战飞机提供远距离支援。由于不受空间、重量、功率等因素限制，远程支援具备充足的可利用资源，能够满足雷达干扰系统对辐射功率和干扰样式多样性的要求。

1.2 随队掩护干扰

随队掩护干扰主要以专用电子战机伴飞攻击编队，释放干扰和诱饵对作战飞机进行掩护，协助其顺利突防。主要干扰样式为：宽带阻塞式干扰、窄带瞄频式干扰、密集假目标、切片转发以及复合干扰等。

1.3 自卫式干扰

自卫式干扰主要是指平台自身携带干扰设备，侦收环境中的电磁信号，并对目标雷达发射干扰，掩护自身实现突防、打击等作战任务。自卫式干扰主要分为机载自卫式干扰和弹载自卫式干扰，主要干扰样式为：宽带阻塞式干扰、窄带瞄频式干扰、转发欺骗式干扰、拖曳干扰以及复合干扰等。

图1 舰载火控雷达面临的复杂电磁环境威胁

2 基于多判决网络的抗干扰策略优化方法

电子对抗本质上是博弈双方对电磁频谱资源的抢夺，现代舰载火控雷达所具备的大工作带宽优势，使其可以通过频谱规划，有效削弱干扰影响。本文利用波形分集、射频掩护、频点规避等方法，结合干扰样式特点和干扰威胁等级，基于环境中的干扰信号电磁频谱动态分布，对抗干扰策略规划方法展开了全面细致的研究，设计出一种稳健高效的基于多判决网络的抗干扰策略优化方法，以保证舰载火控雷达在复杂电磁环境下的系统性能。

利用已有的舰载火控雷达抗干扰经验知识，针对不同干扰样式，结合雷达可发射信号波形，构建完备的抗干扰策略库。根据干扰机工作参数、干扰环境的复杂程度和目标与雷达的距离信息，利用多判决网络从抗干扰策略库中选取相应决策，包括重频选择、雷达工作信号频点、掩护信号频点、频点变化序列以及编码图案的优化选择，采用主被动方式实现对干扰的有效对抗。

图2 抗干扰策略优化算法流程图

2.1 射频掩护

射频掩护是一种充分彰显雷达主动行为优势的抗干扰技术，通过发射具有欺骗性的虚假信号对雷达真实工作信号加以掩护，达到抗人为有源干扰的目的。掩护信号可根据实际作战对象和掩护效果要求设计相应的掩护样式。

若节点只有一个候选父节点,则该节点首先等待一段时间以便接收来自其他节点的DIO消息,以判断是否还有其他节点会成为自己的候选父节点。之后若该节点的候选父节点数量大于等于2,则该节点通过执行RPL-FAHP算法选择偏好父节点。若该节点的候选父节点数量仍为1,则该节点无需执行RPL-FAHP算法,直接将这一个候选父节点选为自己的偏好父节点。这样可在一定程度上减少网络资源的消耗,改善网络性能。

实际应用中，为了达到更好的抗干扰效果，雷达射频掩护通常采用时域-频域联合的掩护方式。其中，时域掩护准则为“掩护信号+被掩护信号”、“掩护信号+被掩护信号+掩护信号”两种。频域准则为：掩护信号与雷达真实工作信号的频率间隔须大于干扰机的瞬时工作带宽(约为1GHz)。结合时域和频域掩护准则，可以获得雷达射频掩护时频域抗干扰准则。

图3 雷达射频掩护时频域抗干扰原理

抗干扰策略根据信号增益需求，结合干扰信号电磁频谱动态分布，遵循射频掩护时频域抗干扰准则作出波形选择。利用干扰机收/发分时的工作性质，在其侦收状态下发射掩护信号，干扰状态下发射雷达真实工作信号，从而对干扰机实施主动诱骗，提高雷达抗干扰能力。

2.2 频点优化

工作频率是雷达最重要的战术参数，很大程度上决定了雷达的工作性能。通过频点优化可以增加干扰机识别雷达信号的难度，同时减弱雷达跟踪低空目标所面临的多径影响。因此，对雷达频率的优化设计是抗干扰策略的核心内容。

2.2.1 雷达工作信号频点选取

策略基于干扰信号电磁频谱分布情况，选择干扰信号能量薄弱的频段作为雷达工作信号频率。同时，考虑多径抑制对多帧频点进行统一规划，保证每帧雷达工作频点均在覆盖当前可用频段最低、最高频率的同时，保持其余频点在频段内呈均匀分布，以满足多径抑制对频点多样性和频率跨度的要求(雷达每帧输出一次多径结果)。

2.2.2 掩护信号频点选取

根据侦察结果，当环境中仅含有一个干扰信号时，就将干扰信号所处频段的中心频率作为掩护信号的频点；当环境中含有多个干扰信号时，根据信号的干扰样式、频率、功率、持续时间等参数信息，对其威胁等级作出判断，以此分配雷达资源，优先处理威胁等级高的干扰，在其作用频段内设置掩护信号，以延长干扰机的反应时间。要求掩护信号与雷达工作信号频率间隔大于干扰机的瞬时工作带宽。

图4 信号频点优化过程示意图

2.2.3 重频选择

采用重频抖动、重频参差等方法进一步增加干扰机捕获雷达信号的难度。为了便于后续的信号处理，要求回波信号尽量位于PRT的中部，因此，当前抗干扰策略遵循此原则，根据目标与雷达之间的距离选取相应重频。

2.2.4 频点变化序列/编码图案选择

根据已选取的信号波形和雷达工作信号频点，抗干扰策略遵循多样性原则选取频点变化序列和编码图案，此处对应脉间捷变信号各脉冲的跳频序列和编码方式。

图5 基于多判决网络的抗干扰策略优化流程示意图

3 试验

基于我单位自主研制的雷达原理样机，进行了外场实战对抗试验，参试干扰机共两部，一部为超宽带机载电子干扰机，另外一部为无人机载干扰机。试验过程中超宽带机载电子干扰机放置在载车上，位置固定，无人机载干扰机按照预先设置的航迹或者手动操作飞行。两部干扰机均能够发射宽带阻塞式、窄带瞄准式、密集假目标等多种干扰信号。试验结果表明，雷达对相距2km处的无人机，在各种干扰下均可实现稳定跟踪。

4 结束语

舰载火控雷达面临日益复杂的电磁环境威胁，亟需提升自身的抗干扰能力。针对这一问题，本文提出一种基于多判决网络的抗干扰策略优化方法，能够根据环境信号电磁频谱分布，实时做出抗干扰决策响应。试验结果验证，本方法可有效同时对抗多种干扰，通过合理分配雷达资源，使雷达在允许的性能指标损失范围内达到抗干扰效果，具备良好的工程应用前景。