雷达侦察抗反射信号处理技术

2010-06-28王勇军朱晓红

舰船电子对抗 2010年3期

王勇军，刘飞，朱晓红

（1.解放军91404 部队，秦皇岛066001 ；2.船舶重工集团公司723 所，扬州225001）

1 概述

复杂的电磁信号环境中，雷达侦察信号处理有可能会分选出一些实际并不存在的信号，即通常所说的增批。增批引起的虚警会严重影响操作员的判断，从而大大影响系统的实际作战效能。

引起信号处理产生增批信号的原因有多种：雷达信号形式越来越复杂，多模、快速模式变换成为雷达常见的工作方式，雷达的重频、脉宽、频率正朝着范围更宽、规律更复杂的方向发展；环境信号包括民用信号、军用信号及相应的反射信号；多个方位存在近似相同的难以区分的辐射信号。反射信号是引起信号增批的一个重要因素。反射信号处理的难点是如何区分反射信号和位于不同方位的同型雷达之间的差别，本文将针对这一难点的处理进行探讨。

2 反射信号的产生

反射引起的增批情况很复杂。图1 给出了几种反射情况。当雷达主波束照射到反射物后，反射信号被侦察系统接收到，此时侦察系统因方向原因并没有直接接收到主波束；雷达主波束照射到接收天线的同时反射信号也可被接收天线收到；接收天线附近的近反射，反射体离接收天线很近，如舰载系统的舰上建筑物反射、编队航行中附近的舰体反射都属于这一种，此时反射信号与原信号产生叠加引起信号畸变。这3 种反射所引起的方位、幅度、频率等参数测量变化各不同，从而增加了增批判别的难度。

图1 雷达信号的反射图

3 传统的抗反射信号处理

针对反射信号的存在，传统的解决方法基于以下准则进行处理：（1）载频、重频、脉宽等主要参数相同的情况下，只允许同时出现一部信号；（2 ）基于同一部雷达信号的反射信号幅度小于直射信号幅度的准则，在载频、重频、脉宽参数相同的情况下，取幅度大的作为真实的直射信号，幅度小的作为反射信号进行剔除。

这种反射信号处理方法存在的致命缺陷是容易造成漏警，特别是在实际环境中存在多部同型雷达分布在不同方位上的情况。当环境中存在同型雷达分布在不同方位上时，由于雷达相对侦察设备距离的不同，侦察设备接收的同型不同方位的雷达信号脉幅总是有所差异，如果单纯从幅度大小来判别是否是同一雷达信号，按照脉冲幅度取大的原则提取信号，必然会产生漏警。

同时由于目标相对距离的变化、多路径效应等原因会造成信号幅度起伏，因此信号幅度值并不是一个稳定的值。在进行上述处理时，有可能会由于幅度的变化造成同一批信号的方位值来回跳变。

综上所述，传统抗反射信号的处理方法存在比较大的缺陷：无法区分不同方位的、参数相同或接近的同型雷达，会造成漏警和方位的错误跳变。

4 改进的抗反射信号处理

改进的抗反射信号处理基于下列原理进行反射信号的消除：直射信号和反射信号在脉冲序列的完整性和出现概率上均会有所不同，直射信号的脉冲序列是完整、连续、有规律的，截获概率高，分选置信度高；而反射信号的脉冲序列完整性相对较差，截获概率低，分选置信度低。可利用这一特点区分反射信号和不同方位的同型雷达信号。

如图2 所示，对接收的雷达信号按方位进行脉冲数和置信度的综合统计。

图2 信号的直方图统计

其直方图呈现的规律是雷达直射信号作为主信号，出现的概率高；对于不同方位的同型雷达，雷达信号的概率基本相同；而反射信号，由于反射体的相对位置、目标的运动状态、传输路径等不同因素的影响，在各个方位上接收到的反射信号概率小，在直方图上表现比较离散。依据这一规律可以将真实信号从反射信号中区分出来并消除反射信号。

5 反射信号处理流程

信号处理机内设有2 个数据跟踪区：历史数据跟踪区和临时数据跟踪区。历史数据跟踪区用于存储已分选并已得到确认的雷达信号参数，表1 为历史数据跟踪区数据结构。其中，批号为已分选信号的序号，同样也代表了该信号在数据区的存储位置；计数器用于统计已分选信号的截获次数；参数存储区用于存储信号的方位、频率、脉宽、重频等参数；临时区号用于存储为该批信号的疑似反射信号分配的存储区号；置信度用于存储该信号的分选可信度。

表1 历史信号跟踪区数据结构表

临时数据跟踪区用于临时存储那些有可能是反射信号的信号参数，表2 为临时数据跟踪区数据结构。其中，临时区号为信号在反射信号数据区的存储位置，计数器用于统计该信号截获分选的次数，参数存储区用于存储信号的方位、频率、脉宽、重频等参数，关联反射区号用于存储与该批信号关联的下一个反射信号的区号，置信度用于存储该信号的分选可信度。

表2 临时数据跟踪区数据结构表

下面结合图3 介绍反射信号的处理流程：

（1）分选出一部雷达信号，将该信号与历史数据跟踪区所有信号进行参数比较，检查是否有同参数的雷达。

（2）如没有同参数雷达，说明是一部新的目标雷达信号，分选结果送显控台显示，同时将分选结果存入历史数据跟踪区。

（3）有同参数雷达，将本次分选信号方位与历史跟踪区同参数信号的方位进行比较，如方位在容差范围内，则说明本次分选信号和历史跟踪区已分选雷达信号是同一部信号，利用本次分选结果对跟踪区参数进行更新；如不在容差范围内，则说明本次分选的信号可能是在另一个方位的同型信号，也可能是来自多路径的反射信号，将该信号作为疑似反射信号，为该信号在临时数据跟踪区申请一个存储区。

图3 反射信号处理流程

一部信号有可能会分配几个这样的临时存储区。在后续跟踪分选中，需要同时对历史跟踪区的主信号和临时跟踪区的疑似反射信号进行跟踪比较，并分别统计截获次数存入对应的计数器。

（4）当计数器达到预定的门限值时，对相关的主信号和疑似反射信号进行比较，剔除反射信号。比较时按以下准则进行处理：1 ）将计数器和置信度进行综合加权处理得到该信号的最终截获次数进行比较，下面的比较均指加权后的计数器值；2）如历史数据跟踪区分选结果计数器最大，其它计数值比较小，则认为历史数据跟踪区存储的信号为直射主信号，将临时跟踪区的疑似反射信号信息清除；3）临时跟踪区出现计数器值和历史数据跟踪区计数器值接近，此时认为在不同方位上存在同型号雷达，将这些信号从临时跟踪区移至历史数据跟踪区，同时将这些信号作为直射信号输出；4 ）临时跟踪区出现计数器值大于历史数据跟踪区计数器值的信号，说明历史数据跟踪区存储的信号为反射信号，将临时跟踪区信号替换历史数据跟踪区信号，并对已输出结果进行更新。