基于波形分集的抗干扰技术研究文献综述

 2022-11-22 05:11

文 献 综 述

1.1课题研究背景

自第二次世界大战雷达在战场上发挥了巨大作用后,人们便认识到了雷达在军事发展上的重要性。1991年海湾战争以来,遍观历次现代化局部战争,战争双方始终围绕制电磁权和制空权展开激烈争夺,以军事电子为主导的电子战越来越成为整个现代战争胜负的关键。为提升军事实力,争取在电子战中处于领先地位,目前,美国、俄罗斯、中国、英国、加拿大、意大利、以色列、新西兰和澳大利亚等国家对都投入了大量的人力、物力和财力对雷达电子对抗技术进行系统深入的研究,这也极大地促进了雷达干扰和雷达抗干扰技术的发展。但今天日益复杂的电磁波环境对雷达的运转造成了严重的影响,雷达干扰源的种类越来越多,这就要求雷达的抗干扰能力要进一步提高,现在雷达的抗干扰技术是什么发展现状,抗干扰技术的基础方法和原理是什么,未来的雷达抗干扰技术会如何发展?这些问题都紧紧关系着未来我国的军事发展【1】。当前雷达干扰的形式和样式日益复杂,特别是有源干扰技术能够形成多维度灵巧调制的欺骗干扰信号,对雷达系统的威力和生存能力都提出了严峻的挑战【2】-【5】

1.2早期雷达抗干扰技术及其特点

传统雷达抗干扰技术大致分为两个种类:技术抗干扰措施;战术抗干扰措施。技术抗干扰措施也分为两种类型:(1)减少进入或者阻止进入雷达接收器中的各种干扰源;(2)如果干扰源已经进入雷达接收器中,通过检测目标回波与干扰波各自不同的特点来从整体信息中提取需要的目标源的信息。战术抗干扰方法指的是:把技术抗干扰方法综合利用在一些特殊的战场上完成目标信息的收集,这种干扰技术被定义为一种综合抗干扰技术[6]

如今复杂的电磁环境给雷达监测带来了巨大影响,为了对付这种复杂的电磁场环境带来的干扰因素,当代雷达使用下面三个流程进行战场的实际操作。(1)我方雷达设备使用一系列的欺骗手段来混淆敌人侦察设备,让敌人在很大困难程度上来侦察我方雷达甚至不能进行侦察工作;(2)在躲避了敌人雷达侦察的同时,接受外界的干扰波并进行分析研究,采集波长、波段、频率等一系列干扰数据,通过对干扰源的分析确保我方雷达能够破除这些干扰;(3)我方雷达最大限度的躲避破除干扰源后,保证雷达的正常运转以便来进行后续的军事行动,再通过对一些技术的综合灵活使用全力提高我方雷达的监测功能,来对敌人的各种战场信息进行处理与分析。

通过分析雷达干扰技术,一般认为现代雷达抗干扰技术应具备以下几个方面的特点:①雷达天线应当具备高增益、低副瓣、低交叉极化响应、窄波束、电子扫描相控阵、单脉冲测角等技术,全面提升信号藏匿、跟踪和探测能力;②雷达系统应当具有高速的数字信号处理与计算系统、信息传递与交换系统等,从而全面提升其应对复杂电磁环境的能力;③雷达系统应当具有全方位、全频段、大功率、多重功用的多波束能力,以便于能在应用中对付多个目标。此外,现代雷达系统正在朝着集成化、模块化的方向发展,这样才能确保雷达更能适应复杂、多变的电磁环境,提升其生存能力【7】

1.3基于波形分集的抗干扰技术

波形分集阵雷达,是结合频率分集阵( Frequency Diverse Array,FDA)和多 输入多输出( Multiple-Input Multiple-Output,MIMO) 雷达的一种新体制雷达[8]-[9]。FDA雷达近年来受到人们的广泛注,前期的研究主要集中在连续波体制,分析了其发射方向图的多维周期性[10]。实际上,FDA 多天线发射单频步进,在空间远场形成了距离-角度-时间三维依赖的方向图,这种时变的方向图与传统雷达的方向图存在较大差异。笔者研究表明,FDA 的发射方向图的距离角度依赖性是发射端的特性,需要有效地分离发射端信号才能获得距离维可控自由度,MIMO 技术是获取发射自由度的有效手段。鉴于 FDA-MIMO 雷达发射维包含距离维信息,因此可以进行更灵活的信号处理。因此,本文将 FDA-MIMO 雷达归为波形分集阵雷达中的一种。应当指出的是,FDA-MIMO 雷达发射维包含的目标距离信息与脉冲雷达回波延迟所表达的目标距离信息,从信号处理的角度上是有本质区别的。基于 FDA-MIMO 雷达的欺骗式干扰对抗受到人们的关注[11]。文献[11]探讨了 FDA-MI- MO 雷达对抗主瓣干扰的问题,其干扰信号形式中遗漏了在干扰机中的转发延迟时间。实际上,若没有目标先验信息的情况下,FDA-MIMO 雷达并不能够分辨真假目标的。本文分析了欺骗式干扰的信号特征,给出了对抗主瓣方向欺骗式干扰需要满足的条件。

1.4波形的频率分集和时间分集

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