噪声干扰对雷达发现概率的影响

引言

雷达是武器系统的重要组成部分，是获取目标信息的来源。在现代战争中，雷达往往是在干扰环境中工作的。噪声干扰就是通过干扰机发射噪声干扰信号，致使雷达对目标的发现概率下降，削弱雷达正常工作的能力，从而达到军事上的目的。在对雷达干扰效果评估方面，通常把受干扰雷达发现概率受影响的程度作为一个指标。影响雷达发现概率的因素比较多，本文主要考虑干扰距离和干扰功率这两个因素，分析了发现概率与这两者之间的关系。

1 雷达干扰样式

根据干扰的来源，雷达干扰可分为有源干扰和无源干扰[1]。有源干扰是利用专门的干扰设备发射电磁波所形成的干扰；无源干扰是由某些物体反射雷达电磁波所产生的干扰。

根据干扰的作用，有源干扰分为压制性干扰和模拟性干扰。在压制性干扰中，最常见的是噪声干扰。在模拟性干扰中，最常见的是欺骗干扰，它包括角度欺骗干扰、距离欺骗干扰和速度欺骗干扰。根据噪声干扰的频带宽度，噪声干扰可分为阻塞式干扰、瞄准式干扰和扫频式干扰。

2 噪声干扰信号特性

有源压制性干扰通常是采用噪声信号调制载频实现的，最广泛应用的是噪声调幅和噪声调频。

2.1 噪声调幅

噪声调幅干扰是用噪声对载频信号调幅产生的，可表示为：

图1　噪声调幅干扰的功率谱

噪声调幅干扰信号的特点是：有较强的载波功率，干扰带宽内的功率密度较均匀，它主要的缺点是干扰带宽较窄，只适合作窄带瞄准干扰。

2.2 噪声调频

噪声调频干扰是用噪声对载频信号进行频率调制产生的，可表示为：

噪声调频干扰功率谱密度分布满足高斯分布，具有带宽大、幅度动态范围小、功率利用率高的特点，是目前应用最广泛的一种压制性干扰信号形式。

图2　噪声调频干扰的功率谱

3 发现概率与干扰距离的关系

3.1 理论推导

雷达发现目标的可能性大小，是依据统计规律进行统计的，最常用的统计信号检测准则是聂曼-皮尔逊准则[2]。首先选定一个虚警概率指标，然后借助目标回波信号加接收机内部噪声的统计分布规律确定一个检测门限电压，就可求出在一定虚警概率下信号的发现概率。

采用高斯噪声对雷达进行干扰，高斯噪声的概率密度函数服从瑞利分布，为均方根噪声电压。

设信号的信噪比为SNR=S/N，且有如下关系：

根据雷达方程和干扰方程[3]可得雷达收到的目标回波功率与干扰信号功率分别为：

在干扰机自卫式干扰情况下，雷达接收机输入端的目标回波信号和干扰功率比S/J为：

一般情况下，雷达内部的噪声功率远小于噪声干扰，所以在存在人为干扰的情况下，信噪比可以近似的等于信干比，即：

由公式(4)、(8)、(9)可推导出雷达发现概率和干扰机干扰距离的关系：

3.2 仿真分析

某雷达和机载自卫干扰机的参数分别为：

根据公式(10)在Matlab下编程进行仿真，可得在一定虚警概率下，雷达发现概率与干扰距离的关系如图3所示。

图3　发现概率与干扰距离的关系

通过图3可以看出，在干扰机功率固定的情况下，干扰机距离目标雷达越远，雷达发现概率越小。

4 发现概率与干扰功率的关系

4.1 理论推导

由公式(4)、(8)、(9)可推导出雷达发现概率和干扰机干扰功率的关系：

4.2 仿真分析

某雷达和机载自卫干扰机的参数分别为：

根据公式（11）在 Matlab下编程进行仿真，可得在一定虚警概率下，雷达发现概率与干扰功率的关系如图4所示。

图4　发现概率与干扰功率的关系

通过图4可以看出，在干扰机距离固定的情况下，干扰机功率越大，雷达发现概率越小。

5 结束语

自卫式噪声干扰是一种常见的压制性干扰样式，其结果表现为雷达对目标发现概率的下降。影响雷达发现概率下降的因素很多，但起主要作用的是干扰距离和干扰功率。通过仿真我们从数学理论上比较直观地看出它们之间的关系，同时也为噪声干扰条件下雷达受干扰程度评估提供了一种方法。

参考文献

[1]丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[2]吴顺君,梅晓春.雷达信号处理和数据处理技术[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999.

秦建新（1982—），男，工程师，主要研究方向为雷达信号处理。

邓玉勤（1979—），男，高级工程师，主要研究方向为雷达总体设计。

李一松（1985—），男，工程师，主要研究方向为雷达数据处理。

上海航天电子技术研究所 秦建新 邓玉勤 李一松

【摘要】分析了典型的干扰样式及信号特性，研究了噪声干扰对雷达发现概率的影响，通过数学理论推导出在自卫式噪声干扰下，雷达发现概率与干扰机距离及干扰功率的关系，并通过仿真对其进行了分析。

【关键词】噪声干扰；雷达发现概率；干扰距离；干扰功率

Influence of Noise Jamming on Radar Detection Probability

QIN Jian-xin,DENG Yu-qin,LI Yi-song
（Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute,Shanghai,China）

Abstract:This paper analyses several typical noise jamming styles and their characters,studies the influence of noise jamming on radar detection probability,and deduces the relations between radar detection probability and the jamming distance,jamming power under the self-protection jamming condition through mathematical theory,then analyses it through simulation.

Key words:noise jamming;radar detection probability;jamming distance; jamming power

作者简介：