一种对预警雷达干扰方法

谭升海 李明

（国营第七二二厂 广西壮族自治区桂林市 541001）

1 引言

机载预警雷达为了在复杂杂波背景下获得准确的目标信息，广泛采用空时自适应处理（STAP）技术[1]，STAP 技术在空域和时域上采用自适应滤波方式，达到消除杂波与干扰，提高了在复杂背景下预警雷达侦测目标的能力。相比传统雷达，空时自适应处理技术优势在于：空时自适应处理技术能够有效地抑制杂波提高预警雷达对远处动目标的侦测能力；空时自适应处理技术自适应环境能力强，能够根据具体战场环境，自适应调整加权矢量，并且能够自适应地补偿系统误差；空时自适应处理技术具有很强的抗干扰能力，能够在恶劣的电磁干扰环境下工作。

针对SATP 处理的非均匀样本检测以获取足够IID 样本的典型处理过程，提出了一种对预警机雷达空时自适应处理干扰方法，该方法以数字射频存储[2-3]为实现途径，通过在预警雷达回波上叠加预先设置好的非均匀杂波环境参数，对转发信号的幅度、相位以及多普勒频率进行综合干扰调制[4]，实现保护区域内干扰回波对STAP 处理协方差矩阵的污染，从而降低STAP 处理目标检测能力，基于实际某预警雷达数据的[7]处理结果验证了本文方法的有效性。

2 空时自适应处理基本原理

由于机载雷达具有运动特性，来自不同方向的地物杂波其多普勒频率是不同的，STAP 处理器是一个空时二维滤波器，按距离单元处理回波信号。在一个PRI 内，对回波信号进行L 次采样，分别对应L 个距离单元。任意一个距离单元包含N×M 维空时采样数据，其中，空间采样数据来源于N 个阵元，时间采样数据来源于一个CPI 内的M 个脉冲。来自N 个阵元，M 个脉冲，L 个距离单元的回波数据构成了一个N×M×L 维的三维雷达数据立方体，空时处理就是对N×K 维的矩阵X 进行加权求和，针对目标方向与多普勒的检测输出，过程可以由图1 说明。

当检测任意一个距离单元是否存在目标时，STAP 处理器将来自N 个阵元的M 个脉冲的回波数据进行线性叠加后，会产生一个标量输出，并将该输出与检测阈值进行比较，从而确定目标是否以特定角度和多普勒存在。在理想情况下，STAP 处理器会给目标提供相干增益，同时形成角度和多普勒响应零点以抑制杂波和干扰。由于目标的角度和速度是先验未知的，STAP 处理器通常会计算多个权向量，以覆盖所有潜在的目标角度和目标多普勒频率。

3 雷达干扰实现

通常对于广义内积样本提取，如果采用常规孤立的强干扰方式，则干扰机所在的距离门回波表现出的统计特性会与周围其它距离以内的样本不同，非均匀样本下GIP 检验统计量会偏离均匀样本下的输出，从而被剔除出，进而无法实现有效干扰。

通常干扰机采用较大功率方式进行干扰，导致产生的干扰信号样本会被剔除，因而在干扰信号功率需要与实际背景回波相当。根据雷达实际处理的特点，构造以复杂城市为背景的干扰调制参数库，具体的干扰过程如下：

（1）根据干扰机收到的回波，精确计算出雷达回波功率，同时计算出需要干扰的距离范围计算出需要的距离拖引延时；

C 为光是，Rmax为干扰最远距离，Rmin为干扰最近距离。

（2）根据侦察接收机获取雷达信号参数，估计雷达距离分辨率ρ，B 为雷达信号的带宽，c 为光速，计算出需要干扰的样本数目；

（3）根据获取雷达信号参数，估计雷达距离分辨率ρ，B 为雷达信号的带宽，c 为光速，计算出需要干扰的样本数目；

（4）选取以已有复杂背景模板如城市区域回波为背景提取雷达回波参数，按照需要的距离门数目产生干扰场景调制参数，构造目标散射调制矩阵SJ。

工程上通常K 可以参考电子侦察机获取的雷达一个脉组脉冲数进行设定,为根据雷达天线数目调制的多普勒量。中AN为第N 个距离单元对应的幅度，为对应的相位，为对应的多普勒调制量。

（5）对干扰机接收的回波在幅度与频率进行两维调制，产生基于复杂背景的干扰信号可以表示为：

上式为干扰机在雷达回波上调制的幅度与相位。n 为调制次数，t 为信号时间，ρ 为距离分辨率，c 为光速。

整个干扰过程的具体实现方式如图2 所示。

4 实验结果及分析

以机载预警雷达实测数据来验证本文干扰方法的性能，仿真的预警载机高度为3073m，速度为100m/s，取630 距离门，天线数目为11。截取该数据200 到630 号距离门。将复杂背景的城市杂波调制到较为均匀的距离门回波上，产生对原先IID 样本的污染效果，从而降低STAP 的杂波抑制和动目标检测能力。

图3 是增加非均匀回波后的单通道距离多普勒图像，可以看出，经过调制的杂波仍然具有一定的分布特性。通过3DT-STAP 处理已经不能实现较好的杂波抑制，特别是经过非均匀样本的污染，与没有样本污染的处理结果相比，主杂波区明前展宽。同时在空阔区由于增加了多普勒调制，STAP 处理后产生了大量杂波残余。从图4中可以看出，采用复杂回波转发干扰污染样本后，破坏了原先较好样本分布的独立同分布特性，使得杂波抑制能力明显下降，同时位于主杂波以外多普勒通道的目标检测能力也存在下降。

图1：空时自适应处理原理框图

图2：干扰生成过程图

图3：干扰后的单通道距离多普勒图像

图4：回波干扰后空时处理结果

5 结论

本文以数字射频存储为实现途径，通过在预警雷达回波上叠加预先设置好的非均匀杂波环境参数，对转发信号的幅度、相位以及多普勒频率进行综合干扰调制，实现保护区域内干扰回波对STAP处理协方差矩阵的污染，从而降低STAP 处理目标检测能力，基于实际某预警雷达数据的处理结果验证了本文方法的有效性。