雷达导引头抗拖曳干扰技术发展综述

雷达导引头抗拖曳干扰技术发展综述

潘雪峰1  应  征2

（1.江南机电设计研究所  贵州  贵阳  550000  2.中国人民解放军93147部队  贵州  贵阳  550009）

摘要：拖曳式干扰是一种成本较低、躲避精确制导导弹最有利的手段之一的有源欺骗干扰。随着雷达导引头作战场景日益复杂，抗干扰能力需求的提升，研究拖曳式干扰理论、抗拖曳式干扰方法持续成为电子战领域的热点问题。本文梳理了近十年国内雷达导引头抗拖曳干扰研究的相关成果，从速度分辨、角度分辨等角度进行归纳整理，希望为雷达导引头抗拖曳式干扰提供基础。

关键词：雷达导引头；抗拖曳干扰技术

1　引言

根据陈晓霞[1]的总结，雷达有源干扰样式大致包含有源压制式干扰、有源欺骗式干扰、拖曳式干扰,其中拖曳式干扰，全称为拖曳式雷达有源诱饵（Towed Radar Active Decoy,TRAD）。拖曳式干扰主要是通过飞机平台对制导雷达或雷达导引头辐射的照射信号进行侦收，获取照射信号的脉宽、周期、频率等射频信息后，通过调制或直接转发方式由雷达诱饵辐射逼真模拟与飞机平台具有相似航迹、速度、距离且功率更大的虚拟回波信号，使得雷达导引头无法从角度、速度、距离等维度对真实回波信号进行识别及稳定跟踪，从而保护飞机平台。

本文将对近十年国内的抗拖曳干扰方法进行归纳整理，将从速度分辨、角度分辨等角度对研究成果进行阐述。

2　拖曳式干扰

目前机载拖曳干扰机较为主流的系统结构为“灵巧型”见图1，主要利用飞机载体平台的接收天线接收照射信号，通过载体平台中的威胁警告接收系统、波形发生器（或宽带转发器）、射频/激光转换器、激光/射频转换器对接收到照射信号进行转发，最终通过发射天线进行放大、辐射。

图1AN/ALE-55系统结构示意图

3　抗拖曳干扰策略

针对拖曳式干扰的特点，研究学者们从速度、角度等多个维度进行了理论分析及抗干扰研究。

3.1　速度分辨策略

针对拖曳干扰（转发式），廖云[2]等提出在目标载机逃离导弹照射主波束之前，采用载机-诱饵质心法保持PD雷达导引头主波束对准载机-诱饵的质心，在载机逐渐靠近导弹过程中，当回波信号与诱饵干扰信号多普勒频率差大于分辨率时，通过高多普勒频率分辨力，结合信噪比、信号功率等特征鉴别载机与诱饵。廖云[3]针对谱线分离的夹角要求进行了理论推导，表达式为：

（1）

式中，为载机和诱饵连线中心与导弹速度方向的夹角，为照射信号对应波长，为导弹与载机之间的相对距离，为载机与诱饵连线中心相对于导弹的径向速度，为照射信号积累时间，L为拖线长度。

吴湘霖等提出了一种基于现有和差单脉冲天线的MUSIC算法，可实现对雷达导引头主波束内诱饵干扰与载机的分辨及测量。针对新算法存在需进行三维参数联合搜索导致计算量过大的问题，提出了一种新的和差波达方向（DOA）矩阵算法，用于简化计算。文中通过构建协方差矩阵：

（2）

（3）

利用协方差矩阵与构造DOA矩阵：

（4）

式中：为的一种伪逆；和分别为的r个最大特征值及对应特征矢量。

将兵兵等提出了一种基于拟合的复调制ZFFT频域抗拖曳式干扰（转发式）方法，此方法可在频率分辨率不足情况下，进一步提高频率分辨率。ZFFT方法流程图如下图所示。

图2ZFFT方法流程图如下图所示

此方法相较于传统FFT方法，从检测概率角度分析，ZFFT方法具有检测概率更高且更稳定的特点。

农春丽针对拖曳干扰（转发式）进行了数学理论推导，得到了弹目与弹诱之间的多普勒频率差数学模型，并提出使用速度高分辨PD雷达对目标信号进行识别的方法。分别在迎击与尾追两种工况下，给出载机多普勒频率小于与大于诱饵的识别策略。

3.2　角度分辨策略

杨成等人提出在单脉冲测角系统中增加差差波束，并推导出波束内单个目标满足条件，建立四通道单脉冲系统进行诱饵辨别。判断等式如下：

（5）

式中：表示差差通道信号，表示原和差差通道中的和通道信号，表示原和差差通道中的方位差通道信号，表示原和差差通道中的俯仰差通道信号。

方群等人，推导出导引头测角系统提取载机角度的理论公式，如下所示：

（6）

式中：为载机到导弹的连线与天线等信号轴向的夹角，为诱饵到导弹的连线与天线等信号轴的夹角，为采样点a处的随机相位差，为采样点b处的随机相位，为采样点a处的和支路振幅，为b处的和支路振幅。

结合文献，得到两表面回波的共同作用下，导引头测角系统的角度响应理论公式，如下所示：

（7）

式中：为载机回波与诱饵信号在接收机天线处的相位差，为载机回波与诱饵发射信号在接收机处的振幅比。

3.3　其他方法

孙焕堂通过理论公式推导，分析出简单转发式拖曳干扰信号相对目标回波信号存在转发延时，并提出脉冲前沿跟踪法。其提取过程结构图如下所示。通过仿真分析，此法存在回波能量利用率低，降低导引头探测距离等问题。

图3微分法提取过程结构图

张仁李等人认为在雷达导引头信号检测过程中，拖曳干扰环境相当于两点源识别问题。提出基于广义似然比法（GLRT），进行是否存在拖曳干扰的判别。并给出了判别准则

如下式所示：

（5）

式中：H1表示有拖曳式干扰，H0表示无拖曳式干扰，TN表示检测统计量，λ表示设置的门限，表示参数。

当导引头对含干扰信号的回波信号进行检测时，通过GLRT法实时判断是否存在拖曳干扰。识别准则为：当两信号角度差小于3dB主波束宽度时，使波束指向两信号的角度中心处；当两信号角度差即将大于3dB时计算从检测到存在干扰信号至当前时间段，两条跟踪曲线幅值的方差，方差较小者为目标信号。

陈伯孝[13]等人提出一种基于目标与干扰信号极化特性差异的抗干扰方法。因拖曳干扰机一般为圆极化或线极化，雷达天线采用双极化天线进行信号的接收，在建立了单脉冲雷达全极化信号模型的基础上，进行极化状态估计，获取极化滤波器的矢量参数。基于干扰抑制准则为导引头接收到干扰功率最小，推导出和、差通道滤波输出结果，进行常规单脉冲测角。此方法的抗干扰性能与目标和干扰信号的相关性相关，相关性越弱（越接近于正交）抗干扰效果越好，且目标信号信噪比损失越少。信号处理流程示意图如下图所示。

图4极化抗干扰信号处理流程图

4　结束语

国内学者对拖曳干扰进行研究时，未理论论证目标回波信号与干扰信号之间的真实干信比情况，仿真结果的可行性有待进一步验证；拖曳干扰样式繁多，大部分研究成果的识别方法均针对单一样式，对其他干扰样式的抗干扰效果，有待验证和进一步提高；拖曳干扰中的三角态势阶段，存在速度维度、距离维度、角度维度等特性的细微特征变化，大多数抗干扰技术未对其进行详细研究。期望后续研究者针对以上不足进行深入研究。

参考文献

[1]陈晓霞.防控雷达导引头抗干扰技术研究[D].西安电子科技大学,2012.

[2]廖云.脉冲多普勒雷达抗拖曳式干扰方法研究.雷达科学与技术[J].2009,7(5):325-328.

[3]廖云.毫米波单脉冲PD制导雷达抗拖曳式干扰研究[D].长沙：长沙理工大学.2011.