对机载LPI雷达的高概率截获技术研究

《对机载LPI雷达的高概率截获技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

44航天电子对抗第27卷第5期对机载LPI雷达的高概率截获技术研究邹顺，胡元奎，张海黎。(1．华东电子工程研究所，安徽合肥230031；2．总参四部驻南京地区军代室，江苏南京210007)摘要：采用先进的功率管理技术和灵活的波形设计技术，能大大提高机载雷达的反侦察和抗干扰能力。提出了一种综合利用数字阵列侦察技术、基于多相滤波的信道化检测技术以及基于模糊聚类的信号分选技术的侦察截获方法，有望实现对机载LPI雷达的高概率截获。关键词：低截获概率；功率管理；波形设计；模糊聚类中图分类号：TN974文献标识码：AStudy0ninterceptiontechniquetoairborneLPIradarwithhighprobabilityZouShun，HUYuankui，ZhangHaili(1．EastChinaResearchInstituteofElectronicEngineering，Hefei230031，Anhui，China；2．NanjingAreaDelegacyBureauoftheFourthGeneralStall，Nanjing210007，Jiangsu，China)Abstract：Theanti—reconnaissanceabilityandanti—jammingabilityofairborneradarscanbeimprovedgreatlythroughflexiblebeamcontroltechniqueandadvancedwaveformdesigntechnique．Akindofreconnais—sancemethodisputforwardbycomprehensivelyusingreconnaissancetechniquebasedondigitalarray，chan—nelizeddetectingtechniquebasedonpoly-phasefilteringandsignalsortingtechniquebasedonfuzzyclustering，andthemethodishopefultointerceptairborneLPIradarwithhighprobability．Keywords：lowprobabilityinterception；powermanagement；waveformdesign；fuzzyclustering目标，与此同时却不能被安装在目标飞机上的RWRO引言接收机(位于雷达主波束以内)发现。为了定量分析在现代战争中，一架作战飞机可能会遭到机载雷达IPI特性，Schleher提出了截获概率因子的概念：告警接收机(RwR)、电子支援侦察接收机(ESM)、陆基a=譬。cc罴P无源雷达探测跟踪系统、反辐射导弹(ARM)等截获系统的攻击。于是，雷达设计师提出了低截获概率(LPI)式中，R为ESM侦察接收机能发现雷达辐射信号的雷达的概念。机载雷达采用LPI设计后，大大提高了自最大截获距离；R，为雷达对侦察接收机平台的最大探身的反侦察和抗攻击能力。截获接收系统为了提高对测距离。可以看出，a越小，雷达的IPI性能越佳。若机载LPI雷达的截获概率，必须具有更高的接收灵敏要a尽可能小，就必须在保证雷达侦察性能不受较大度、更先进的信号分析能力和更高效的目标识别技术。影响的前提下，尽可能增大雷达天线增益G、缩短工作波长、降低雷达峰值发射功率P、增大雷达信号l机载雷达的LPI技术简介时带宽积B以及降低雷达探测所要求的信噪比s低截获概率的概念可分成三个层次n]：第一层次，()；另外，其它条件不变，雷达目标反射面积越大，越雷达信号的能量可以被探测到但参数不能被正确识容易实现雷达的LPI性能。降低被截获概率的手段别，即LPID(低可辨识概率)；第二层次，雷达在探测主要包括以下两个方面的内容口]：1)雷达的辐射控目标的同时不能被位于同一距离上的ESM接收机制与功率管理；2)灵活的波形设计。(位于雷达主波束以外)发现；第三层次，雷达能探测到1．1辐射控制与功率管理只要有雷达辐射信号，就有可能被截获接收机探测到。所以，最有效的战术是根本不辐射。对机载收稿日期：2011—05—23；2011—08—22修回。作者简介：邹顺(1981一)，男，工程师，硕士，主要研究方向为信息LPI雷达来说，当对载机的隐身需求大于搜索探测目对抗技术。标的需求、且可以通过机内和机外信息源获取战场态 2011(5)邹顺，等：对机载IPI雷达的高概率截获技术研究45势信息时，其绝大部分工作时间不处于辐射状态或处1．2．2波形参数随机化于猝发辐射状态。当需要雷达开机辐射时，需要遵循截获接收机的分选是用于在密集信号环境中分离三个原则：1)尽量利用外部信息；2)雷达的探测距离或单个雷达发射机发射的脉冲信号；识别是指识别出雷辐射功率需要与武器系统相匹配；3)使用猝发工作方达工作方式，甚至识别出特定的雷达型号。可用于分式，尽量增加两次探测的时间间隔。选和识别的雷达波形参数有：到达角；射频频率；脉冲重复频率。仅用于识别的波形参数一般有：脉冲宽度；在所有降低被截获概率的技术中，功率管理是最扫描速度；脉内调制形式；脉间调制形式；雷达波束宽基本的，功率管理的任务是在保证探测任务的前提下，度；信号极化形式。LPI雷达要求在脉组或是脉间随把雷达的峰值发射功率降低到绝对最小值，随着目标机地改变上述除到达角之外的所有波形参数，而不降的逐渐接近，功率管理系统必须相应减少雷达辐射的低探测灵敏度。波形参数随机化的目的就是打乱截获峰值功率。如图1所示，机载IPI雷达一般通过相干接收机的分选和识别过程。积累、高增益天线和发射大带宽信号等技术来换取峰值功率降低。2对机载LPI雷达的截获分析DetectionThresholdInterceptReceiver采用lPI技术的机载雷达给截获接收机提出了更—T_一■_-I●一‘●一‘．I．■一_一‘J一■一l-■一-一高的要求，截获接收机可以采用数字阵列侦察与信道化检测相结合的方法来保持空域、频域宽开的同时提高系old-⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一统灵敏度；采用数字信道化与瞬时测频相结合的方法来Time——‘Intefrated提高对扩谱脉冲信号的检测能力；采用基于模糊聚类(a)长相干积累获取峰值功率降低Returns的信号分选方法来实现对空间多目标的分类识别。InterceptReceiver2．1数字阵列侦察技术数字阵列技术在接收和发射模式下均以数字波束形成(DBF)取代传统模拟波束形成，通过在数字域内I·-——-—-————··—·-一InstantaneousBandwidth——幅相加权代替模拟移相器、衰减器以及馈电网络来形Frequency--·--一成波束，具有极强的灵活性，同时减小了体积、质量。(b)大瞬时带宽获取峰值功率降低数字阵列技术已成功应用于雷达系统，体现出明显的优越性，是双多基地、MIMO体制雷达的核心支撑技术。数字阵列技术应用于电子侦察领域较好地解决了高截获概率和高灵敏度之间的矛盾，在形成多个高增‘‘。。。。。。。一AngleOffBoresight‘。。。。。。。。‘一益波束的同时，也保证了侦察空域的瞬时宽覆盖。如(c)高增益获取峰值功率降低图2所示，数字阵列侦察技术克服了传统的宽波束增图1功率控制技术实现方案益低、窄波束空域覆盖范围小的问题，实现了同时对多I．2灵活的波形设计个目标信号的高概率、高灵敏度截获。1．2．1发射扩谱信号机载雷达在波形上实现LPI能力，主要的手段是采用扩谱技术。例如，雷达发射LFM信号，在接收机端采用匹配滤波器将目标回波信号压缩成高峰值功率的窄脉冲信号，提高接收端信噪比。采用扩谱技术，与常规的雷达脉冲波形相比具有三大优势：1)峰值功率大大降匝童至圈l至兰臣兰]低，使依靠检测雷达信号功率的截获接收系统失去距离图2空域覆盖与天线增益关系示意图优势；2)便于使用脉冲压缩技术，使雷达具有窄脉冲信2．2基于多相滤波的信道化检测技术号的距离分辨率；3)宽脉冲信号对副瓣侦察系统来说，理想的电子战(EW)接收机除了应具有宽输入带容易产生波形畸变和脉冲分裂现象，增加了截获系统的宽、高频率分辨率、大动态范围、多信号并行处理能力侦收难度。对机载LPI雷达来说，扩谱脉冲信号形式主外，还必须能对接收到的大量信息进行实时或准实时要有LFM、NLFM、二进制频率编码、频率步进、二相编处理。信道化接收机就是可以实现以上大多数特征的码、多相编码以及超短脉冲(0．5~150ns)等。一种接收机。 46航天电子对抗2011(5)基于多相滤波的数字信道化接收机利用高效硬件对较宽。尽管波形参数可以随机化，但每一个脉冲参多速率信号处理结构和多信道并行处理技术来提高信数，如RF、Pw、PRI及脉内特征的变化都是有一定范号实时处理能力和大带宽高概率截获能力。数字信道围的。基于上述考虑，拟设计一种基于模糊聚类算法化接收机的优点在于设备体积小，信道均衡性好，缺点的综合分选方法，如图4所示。在于频率分辨率不高，尤其是当总的频率覆盖范围很宽时。瞬时测频(IFM)接收机具有较高的频率分辨~wl预D分OA选lUP_。率，但它不具有多信号并行处理能力而不适应现代，I及R脉F．内P特W征,匹PR配I¨U霎H蓁EW中信号密集的环境。文献[5]结合两种方法的优点，提出一种数字信道化IFM接收机的高效实现方图4综合分选方法案，如图3所示。用准确的DOA参数作为密集PDW流的预分选是解决各类特殊雷达信号可靠分选的重要途径，在每一个预分选的子集内，对每个PDW分别进行RF、PW、PRI及脉内特征的匹配，如果某个PDW的每个参数都与某一个目标的脉冲参数容差范围相匹配，则可认为该PDW属于这个目标，而如果该PDW不属于已设置的任何一个目标，则认为它属于新的一个目标。图3数字信道化IFM接收机高效结构匹配工作结束后需要对目标信息进在数字信道化实际应用过程中，同一个信号通常会行更新，更新的目的是更加精确地设置每一个目标的在相邻的几个信道检测到，这主要体现在两个方面：一参数容差范围，而更新的依据就是不断添加进来的是对于单频信号，其频率值在相邻两个信道的邻接处，PDW。在每个处理周期内，对每一个目标的信息进行由于滤波器的非矩形特性，这两个信道中都会有该信号综合识别后送往终端进行数据处理。的输出；二是对于宽带信号，其信号带宽大于信道带宽，3结束语这种信号必然会在相邻的好几个信道中有输出。因此，对于每个信道的输出，还需要进行跨信道检测和参数编阵列侦察、数字信道化检测和基于模糊聚类的信码，主要目的是确定每个信号在哪几个信道输出，并将号分选等技术的综合应用，可以解决对机载LPI雷达一个信号在多个信道的输出合成一个PDW。在这里，的高概率截获问题。但在实际的工程应用中还有许多主要利用各个信道检测到脉冲的前后沿时刻及瞬时测问题亟待解决，如宽带数字波束形成及多通道幅相校频值作信道间和信道内相互比较来进行参数编码。正问题、复杂电磁环境下的跨信道检测及参数编码问2．3基于模糊聚类的信号分选技术题、模糊聚类算法的工程实现问题等。只有这些问题数字阵列侦察和宽带数字信道化接收机解决了对得到解决，截获接收系统在未来的战争中才能有效应单个脉冲的高概率截获，但由于机载LPI雷达具有波对机载LPI雷达带来的威胁和挑战。■形参数随机化的特征，截获接收机即使检测到了每一参考文献：个脉冲，也不一定能分选识别出目标，这是因为常规的信号分选在一定程度上依赖于信号的某种不变性，而I-1]陈知明．低截获概率技术在机栽火控雷达中的应用[D]．南京：南京理工大学，2008．机载LPI雷达信号的所有参数都是可变化的，甚至是[23王洪先．LPI雷达技术及其在战场侦察雷达上的应用捷变和伪随机变化，信号分选几乎失去了分选的依据。[J]．火控雷达技术，2006(1)：30—34．但是，目标的位置是稳定的，它不能发生突跳性的变[3]StimsonGW．机栽雷达导论[M]．吴汉平，等译．2版．化。这样，目标的空间位置实际上将成为信号分选最北京：电子工业出版社，2005：1029—1044．[4]靳学明，胡元奎，徐龙．未来战场雷达威胁的变化及其对可靠的依据。此外，机载雷达在特定的作战环境下为抗途径探讨EJ]．电子对抗，2010(6)：1—4．了完成特定的作战任务，对发射信号是有一定的限制[5]杨静，吕幼新．高效数字信道化IFM接收机的研究[J]．的，如对空搜索时脉宽一般较窄，而对地探测时脉宽相电子科技大学学报，2005，34(4)：445—446．