电子信息对抗技术・第２７卷 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 杨军佳，毕大平，张国利 ２０１２年９月第５期 ４１ 中图分类号：ＴＮ９７２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—２２３０（２０１２｝０５—００４１一ｏ５ 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 杨军佳 一，毕大平 ，一，张国利１，２ （１．电子工程学院，合肥２３００３７；２．安徽省电子制约技术重点实验室，合肥２３００３７） 摘要：以雷达对抗侦察系统的工作流程为基本出发点，从理论上分析了雷达对抗侦察系统在各 个阶段受有源噪声干扰的可能性以及可能受到有源噪声干扰的性能指标，在此基础之上，给出 了有源噪声对雷达对抗侦察系统性能指标影响的模型，并进行了相应的仿真分析。 关键词：干扰效果分析；有源噪声；雷达对抗侦察系统 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒａｄａｒ Ｃｏｕｎｔｅｒ．Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ ＹＡＮＧ Ｊｕｎ—ｊｉａ 一，ＢＩ Ｄａ．ｐｉｎｇ ’－，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ—ｌｉ ， （１．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅ ｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｓｔｉｒｃｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒａｄａｒ ｃｏｕｎｔｅｒ－ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ａｃｔｉｖｅ ｎｏｉｓｅ ｉｓ ａｌｑａ— ｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅ ｍｏｄｅｌｓ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｉｌｆｎｕｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｃｔｉｖｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒａｄａｒ ｃｏｕｎｔｅｒ－ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｔｅ ｇｉｖｅｎ ｏｕｔ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｊａｍｍｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；ａｃｔｉｖｅ ｎｏｉｓｅ；ｒａｄａｒ ｃｏｕｎｔｅｒ－ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ １ 引言 雷达对抗侦察系统的工作过程主要包括辐射 雷达对抗侦察系统以其优良的侦察性能在现 源信号的截获、信号参数的测量、信号的分选、信 代战争中受到越来越多的关注，目前对该系统对 号的识别以及威胁等级的判断等几个步骤。其工 抗的研究主要集中在被动对抗（雷达反侦察技术） 作流程如图１所示。 上，而对该系统主动对抗（主动干扰）的研究还比 较少，对该系统干扰效果评估更是一个新的课题。 在对雷达进行的干扰中，有源噪声干扰已经被大 量试验证明其可行性。本文从雷达对抗侦察系统 受干扰的可能性以及可能受到干扰的性能指标两 个方面出发，分析了有源噪声对雷达对抗侦察系 统的影响。 图１ 雷达对抗侦察系统的工作流程图 ２有源噪声对雷达对抗侦察系统干 ２．２雷达对抗侦察系统受噪声干扰可能 扰的可能性分析 性的分析 ２．１雷达对抗侦察系统的工作流程 依据雷达对抗侦察系统的工作过程，对该系 收稿日期：２０１２—０１—０６；修回日期：２０１２—０２—１４ 基金项目：国防预研基金（４１１０１０３０４０３） 作者简介：杨军佳（１９８７一），男，汉族，硕士生，河南周口人，研究方向为雷达对抗侦察系统干扰效果评估；毕大平（１９６５一），男，汉族，教 授，安徽桐城人，研究方向为电子对抗装备新技术研究；张国利（１９８６一），男，汉族，硕士生，河北唐山人，研究方向为雷达对抗 侦察系统干扰技术研究。 ４２ ｚ 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 等 干扰分析 有源噪声投稿邮箱＿仪恫ｍｌ’相：ｄ ｏ ．。 ｏｍ 统在各个阶段受噪声干扰的可能性以及可能受到 噪声干扰的性能指标分析如下： （１）信号的截获过程 雷达对抗侦察系统对信号的截获必须满足四 个条件＿ｌｊ：①信号能量达到接收机灵敏度；②空域 截获；③频域截获；④信号的其他参数能够被侦察 机正常检测与测量。 雷达对抗侦察系统对辐射源信号的截获分为 两步：截获信号脉冲和截获辐射源。侦察设备先 截获信号脉冲，在截获信号脉冲的时候，为了限制 虚警，通常会设置一定的门限；而侦察设备在连续 截获一段时间的脉冲后，通过分析截获脉冲的参 数及其脉冲之间的关系，把不同辐射源的脉冲分 离出来，还原成侦收期间各辐射源的发射脉冲序 列，为了限制增批，通常也会设置一定的门限，只 有分离出来的某脉冲序列中的连续相关脉冲数达 到预先设置的门限，才判断有辐射源存在。 总之，侦察系统对辐射源信号的截获与门限 电平有关。因此，对该系统实施噪声干扰，有可能 提高该系统的虚警概率以及出现增批的现象，同 时由于信噪比的降低，也有可能降低该系统的检 测概率。 （２）信号参数的测量过程 雷达对抗侦察系统对辐射源信号的测量主要 包括信号载频、脉幅、脉宽、到达时间、到达方位以 及由到达时间推导的重频等。在有些系统中，输 入信号的极化也要测量。脉内频率调制可用于识 别特定辐射源的参数，还可以用于确定脉冲压缩 信号的线性调制频率规律或相位编码信号的编码 规律¨２ Ｊ，因此，在有些系统中，也需要测量。 在此过程中，到达时问、脉宽以及脉幅的测量 是同时的，都是由信号经过门限检测之后，系统输 出一视频脉冲，然后再从该视频脉冲中提取所需 参数的信息。因此，这三项参数的检测与测量都 受到噪声的影响。只是到达时间与脉宽信息是从 保宽脉冲中提取，而脉幅信息是从保幅脉冲中提 取。 （３）信号的分选过程 信号的正确分选必须满足以下条件：①系统 对信号脉冲尽量达到１００％截获；②系统的虚警 概率尽量达到０％；③信号参数的测量尽量精确； ④分选部分的参数容限设置尽量合理。 脉冲的１００％截获能够尽量保证分选不会出 现少批的现象，虚警概率０％能够尽量保证分选 不出现增批的现象，参数测量的精确性以及参数 容限的合理设置能够尽量保证系统对信号的正确 分选。 从信号正确分选的条件中能够明确看出，正 确的分选与系统的截获过程、参数测量过程以及 系统本身的性能都有很大的联系。只要有源噪声 对上述两个阶段的任何一个阶段干扰作用明显， 都会对信号的正确分选产生较大的影响。 （４）辐射源识别以及威胁判断过程 辐射源识别是通过将截获信号的特征参数 （即：频率、平均ＰＲＩ、ＰＲＩ类型、扫描率、扫描类型） 与那些存储在ＥＳＭ系统计算机辐射源数据库中 的已知辐射源相比较来实现的ｌ＿２］。在辐射源识别 之后，才对辐射源进行威胁判断的。 由上可看出，识别是建立在特征参数的基础 之上的，参数测量的错误可能会对辐射源识别带 来一定的影响，而威胁判断也会受此影响。 总之，在雷达对抗侦察系统的工作全过程，只 要有源噪声对任何一个阶段有较大的干扰，雷达 对抗侦察系统的侦察性能都会受到影响。即，如 果有源噪声对信号的截获过程已经达到了良好的 干扰效果，则后续的处理肯定会出现较大的误差； 如果有源噪声对信号的截获过程干扰效果不是很 明显，而在参数测量中达到了良好的干扰效果，对 后续的处理也会出现较大的影响。 ３有源噪声对雷达对抗侦察系统性 能的干扰分析 对雷达的干扰，很多人研究了有源噪声遮盖 性干扰＿３Ｉ４ｊ（压制干扰）。对雷达对抗侦察系统进 行噪声干扰，理论上可以施行遮盖性干扰，但是在 工程实现上太困难，以至于几乎不可能。因为雷 达辐射源辐射的信号频率就是几个频点，而雷达 对抗侦察系统在频率上是一宽开的系统。对雷达 对抗侦察系统干扰的目的是保护己方雷达辐射源 信息不被或者少被对方侦察系统获取，因此，选择 干扰信号时，只要干扰频带能够覆盖己方雷达辐 射源频率即可。 电子信息对抗技术・第７７卷 ２０１２年９月第５期 杨军佳，毕大平，张国利 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 ４３ 本文从进入接收机内部噪声角度来分析。在 信号，则信号加噪声一同进人雷达对抗侦查接收 机，依据雷达对信号的发现概率，可得雷达对抗侦 察系统对某一频率辐射源信号的检测概率为： ＝ 理想条件下，雷达对抗侦察系统仅受到接收机热 噪声的限制。然而在电子干扰条件下，雷达对抗 侦察系统受到有源噪声干扰时，必须用等效噪声 功率来分析干扰的效果。等效噪声功率为： Ｎｏ＝ｋＴＢ Ｕ ｅｘｐ（一 ，），０（ ）ｄｒ（４） 式中， 为检ｒ测概率ｒ为信号加噪声的包络，盯 ｔ，：一（孵２４丌）Ｒ （¨１ ） 为噪声平均功率，Ａ为信号振幅，Ｉｏ（Ｚ）是宗量为 的零阶修正贝塞尔函数。 Ｎ＝Ｎｏ＋ｊ 式中，Ⅳｎ为侦察接收机内部固有噪声平均功率，ｔ， 为侦察系统接收到的有源干扰功率，Ｐ，为干扰发 射功率，Ｇ 为干扰天线增益，尺 为干扰机至侦察 系统的距离，）， 为干扰信号对侦察天线的极化系 数，取）， ０．５，Ｇ ，为在干扰方向上的侦察天线 增益， ＝１．３８×１０一幻Ｊ／Ｋ为波尔兹曼常数， 为 绝对温度，Ｂ为接收机带宽。 侦察接收机接收到的辐射源信号功率为： ５ ＝ （２） 式中， 为辐射源发射功率，Ｇ 为雷达天线增益， 为辐射源至侦察系统的距离， 为辐射源信号 对侦察天线的极化系数，取 ＝０．５，Ｇｒ为侦察天 线增益。 由文献［５］可得，接收机的噪声系数为： ．／Ⅳ Ｆ Ｓ～—ｏ ￣Ｎｏ （３） 式中，Ｆ为接收机本身的噪声系数，５ ／ 为接收 机输入端信噪比，５。／ 为接收机输出端信噪 比。 ３．１有源噪声对雷达对抗侦察系统检测 性能的影响 雷达对抗侦察系统的检测性能由其检测概率 以及虚警概率来描述，检测概率越大，说明其对信 号脉冲的截获概率越高，与此同时希望虚警概率 不能太大。 （１）有源噪声对雷达对抗侦察系统检测概率 的影响 雷达对抗侦察系统为了获得较高的截获性 能，一般在设计时，其能够侦察的频域以及空域都 是宽开的。假设辐射源信号为振幅为 的正弦 由式（１）、（２）、（４）可得，在没有受到有源噪声 干扰的情况下，雷达对抗侦察系统对某一频率信 号源的检测概率为： ｒ ｅｘｐ（ 一 （ ｒ（５）Ｕ ｒ 式中，参数同上。 由式（１）、（２）、（４）可得，在受到噪声干扰的情 况下，雷达对抗侦察系统对某一频率信号源的检 测概率为： ＝ 南ｅｘｐ（－ ），０‘ ）ｄｒ （６） 式中，参数同上。 依据上述公式可得，雷达对抗侦察系统检测 概率在不同有源噪声干扰功率下随信号加噪声包 络的变化曲线如图２所示。 图２检测概率在不ｌ司有源噪声功率下的变化曲线 （２）有源噪声对雷达对抗侦察系统虚警概率 的影响 虚警概率是指没有信号而仅有噪声时，噪声 电平超过门限值被误认为信号的事件，噪声超过 门限的概率称为虚警概率 ５。从定义上可以看 出：虚警概率与噪声统计特性、噪声功率以及门限 电压的大小密切相关。其数学表示式可以用式 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 喜 暴 千｝ｊ『Ｉ＝分析 有源噪吉 投稿邮箱．及侗田ｌ 相 ｄ ｓ＠１２６．一 “ 厂 ＴＯＡ （７）描述： 的测量误差为： ｅｓｏ＝ｅｘｐ（一等） （７） ／√２茄 （１１） 式中， 为噪声方差（盯 ＝Ｎ），Ｕ 为设置的门限 电平。 则由（７）式可得，在没有施加有源噪声干扰 时，雷达对抗侦察系统的虚警概率为： ｅｓｏ＝ｅＸｐ（一 ） （８） 当施加噪声干扰之后，接收机内部门限电平 不变的情况下，雷达对抗侦察系统的虚警概率为： ｒ Ｐ，扣＝ｅｘｐ（一 ）（９） 式中，各参数同上。 依据上述条件，雷达对抗侦察系统虚警概率 在不同有源噪声干扰功率下随门限的变化曲线如 图３所示。 图３虚警概率在不同有源噪声功率下的变化曲线 ３．２有源噪声对雷达对抗至支援侦察系 统参数测量精度的影响 雷达对抗侦察系统对信号参数的测量主要包 括信号的到达时间、脉宽、脉幅、到达方位等，以及 由到达时间推导出的重频，由脉幅推导出的天线 波束宽度和天线扫描速率或类型，由到达方位推 导出的距离等［ 。本文只对到达时间、脉宽测量 误差以及到达方位受噪声的影响进行分析。 （１）到达时间测量误差的均方根＿６ｊ为： （￣ＴＯＡ＝ｔｒ／＇￣／２（Ｓｏ／Ｎｏ） （１Ｏ） 式中，ｔ，为脉冲前沿从１０％到９０％的时间，Ｊｓ０／ Ⅳ门为接收机输出的信噪比。 由式（１）、（３）、（１０）可得，在没有受到有源噪 声干扰的情况下，雷达对抗侦察系统对到达时间 式中，参数同上。 由式（１）、（３）、（１０）可得，在受到有源噪声干 扰的情况下，雷达对抗侦察系统对到达时间的测 量误差为： ／√２厂——— 一 （１２） 式中，参数同上。 由上可得，雷达对抗侦察系统到达时间测量 误差在不同有源噪声干扰功率下随信噪比的变化 曲线如图４所示。 图４到达时ｌ司随信噪比的变化曲线 （２）脉宽测量误差的均方根［ Ｊ为： ８ｐ ＝（ｔ１＋ｔ２）／ ２（ｓ０／Ｎｏ） （１３） 式中，ｔ 、ｔ：分别为脉冲上升沿与下降沿时间。 ｓｏ／Ⅳ０为接收机输出的信噪比。 由式（１）、（３）、（１３）可得，在没有受到有源噪 声干扰的情况下，雷达对抗侦察系统对脉宽的测 量误差为： 厂—— （” ２）／√２丽ｉＯ （１４） 式中，参数同上。 由式（１）、（３）、（１３）可得，在受到有源噪声干 扰的情况下，雷达对抗侦察系统对脉宽的测量误 差为： 厂——— 一 Ｐ （￡１＋ｆ２）／√２ 而 （１５） 式中，参数同上。 （３）到达方位测量误差 ①当侦察系统采取振幅法测向时，其到达方 电子信息对抗技术・第２７卷 ２０１２年９月第５期 杨军佳，毕大平，张国利 有源噪声对雷达对抗侦察系统的干扰分析 ４５ 位均方根［８］为： ３ＤＯＡ ０＇０．５ （１６） 式中，００．５为侦察天线半功率波束宽度，Ｓ／Ｎ为测 向接收机输出端的信噪比。 ②当侦察系统采取相位法测向时，其到达方 位均方根［２］为： ３ＤＯＡ Ａ （１７） ｄ。丌。Ｃ０Ｓ 。￣／ ／ Ｖ 式中， 为信号波长，ｄ为干涉仪之间间距，０为测 量的角度，Ｓ／Ｎ为测向接收机输出端的信噪比。 由式（１６）、（１７）可得，到达方位均方根为： 。ｏ４ Ｋ （１８） 、／Ｌ ／ Ｖ Ｊ 式中，Ｋ为一常系数，Ｓ／Ｎ为测向接收机输出端 的信噪比。 由式（１）、（３）、（１８）可得，在没有受到有源噪 声干扰的情况下，雷达对抗侦察系统对到达方位 的测量误差为： ３ＤＯＡ Ｋ／√希 （１９） 式中，参数同上。 由式（１）、（３）、（１８）可得，在受到有源噪声干 扰的情况下，雷达对抗侦察系统对到达方位的测 量误差为： 厂—— 一 ３ＤＯＡ Ｋ／√ 丽 （２０） 式中，参数同上。 由上可得，雷达对抗侦察系统到达方位测量 误差在不同有源噪声干扰功率下随信噪比的变化 曲线如图５所示。 图５到达方位随信噪比的变化曲线 ３．３雷达对抗侦察系统在有源噪声干扰 下的性能分析 由图１可知，在其他条件确定的情况下，随着 有源噪声干扰功率的增大（即信干比的减小），雷 达对抗侦察系统对信号的检测概率不断减小；由 图２可知，雷达对抗侦察系统虚警概率随着有源 噪声干扰功率的增大而不断增大；图３和图４的 变化曲线基本一致，是因为到达时间与到达方位 测量误差受到噪声的影响基本一样，都是随着有 源噪声功率的增大测量误差也增大。同时，脉宽 的测量误差与到达时间也是基本一致，因此，没有 给出其变化曲线图。 ４结束语 鉴于雷达对抗侦察系统在侦察方面的优越性 日益凸显而对该系统主动施能研究还比较少的情 况，本文从理论上进行了一次主动对抗的尝试，分 析了有源噪声对雷达对抗侦察系统性能的影响情 况，对以后有关对该系统的主动干扰有一定的参 考作用。 参考文献： ［１］赵国庆．雷达对抗原理［Ｍ］．西安：西安电子科技大 学出版社，１９９９． ［２］姜秋喜．雷达对抗系统导论［Ｍ］．合肥：中国人民解 放军电子工程学院，２００７． ［３］龙晓波，黄昕，段国文．目标指示雷达干扰效能分析 ［Ｊ］．电子信息对抗技术，２０１０，２５（３）：５４—５６，６４． ［４］张涛，吴京，周一宇，等．雷达干扰效果评估研究［Ｊ］． 航天电子对抗，２０Ｏ２（５）：ｌ８—２２． ［５］丁鹭飞，耿富录．雷达原理［Ｍ］．西安：西安电子科技 大学出版社，１９９５． ［６］周一宇，安玮，郭福成．电子对抗原理［Ｍ］．北京：电 子工业出版社，２００９． ［７］何明浩．雷达对抗信息处理［Ｍ］．北京：清华大学出 版社，２０１０． ［８］罗景青．雷达对抗原理［Ｍ］．北京：解放军出版社， ２００３