王 萃 张会彬

（电子科技大学，四川 成都 610054）

激光雷达距离欺骗干扰技术研究

王 萃 张会彬

（电子科技大学，四川 成都 610054）

文章主要介绍激光雷达测距的原理，激光测距机的组成及各部分的功能，根据其原理，介绍一种常用的距离欺骗的方法-数字储频技术,阐述其距离假目标欺骗的原理，对其工作过程进行仿真。研究表明，采用数字储频技术能够有效的进行欺骗，这种技术既可以用于掩护空防，又可以用于干扰敌方并诱敌开机，暴露其真实的兵力部署，因此具有相当大的军事意义。

激光测距；距离欺骗干扰技术；数字储频技术

1 引言

激光雷达欺骗干扰技术一般是通过模拟目标信号的参数特征，产生假目标信号作用于对方雷达，使对方雷达获得假目标信息而逐渐丢失真实目标信息，从而实现干扰欺骗的目的。距离欺骗干扰技术是目前应用比较广泛的一种有源干扰技术，其特点是假目标距离探测器的位置不同于真实目标，而其余参数近似等于真实目标，因此比较容易达到以假乱真。欺骗干扰技术一般是通过对接收到的雷达信号进行截获、采样、恢复、存储、延迟、移频、转发等，使对方雷达探测器接收到多个虚假目标信号，诱骗或破坏跟踪、制导雷达对真目标的跟踪，从而使其显示器上显示多个虚假目标，使对方雷达对当前情况进行错误的测量，使对方雷达无法辨别真假，增加其雷达的虚警率、使其信息处理终端系统饱和，从而延缓发现真实目标的时间，为战争赢得宝贵的时间。

1.1 激光雷达测距的原理

激光测距机是指利用激光脉冲或连续波激光束测量目标距离探测器位移的一种距离测量仪。利用高重复频率的强激光脉冲进行测距的称为脉冲激光测距机，利用连续波激光束进行测距的称为连续波激光测距机。其中，较为常用的是脉冲激光测距机。

图1 激光脉冲雷达测距原理示意图

在脉冲激光测距机中，通常用一个同步脉冲信号对时间间隔进行计时，即利用石英振荡器产生高频时钟脉冲同步序列，在测距机向被测目标发出激光脉冲后，触发距离波门限打开，同步脉冲信号开始计时，当接收机接收到从目标返回的信号后，距离波门限关闭。就是通过从激光脉冲发射到目标、从目标返回到接收机期间，进入计数器波门限的同步脉冲的个数来测量的。设在这段时间里，有n个同步脉冲进入计数器，同步脉冲之间的时间间隔为τ，则：

1.2 激光雷达测距机的组成

目前，脉冲激光测距机已经发展到较高的水平，半导体激光测距机具有结构简单、体积小、质量轻等特点，在中、近程测距方面有明显优势，目前其作用距离可达1 km，精度可达到几厘米。因此通常所说的军用激光测距机主要是指半导体脉冲激光测距机。

激光测距机一般由电源、激光器、光学系统、指示与稳定系统、传感器、窄带光学滤波器、光探测器、放大器、匹配器、比较器、测距计时器、终端设备组成。激光发射部分，是为了产生高功率、高峰值的连续激光脉冲，并将激光脉冲经扩束、准直光学系统较精确的射向被测目标。激光接收机作用是经过光电探测器接收从目标漫反射回来的激光脉冲回波信号，经聚焦、准直光学系统转化为电信号，经放大处理计算、并显示被测目标距离测距机的位移。

图2 激光测距机原理框图

激光测距机的工作原理如图2所示，激光器在测距点向被测目标发射一束很窄的高功率的激光脉冲，经过激光扩束准直光学系统，在导向稳定系统作用下，激光脉冲穿过大气射向被测目标；在激光束离开测距机时，从发射光束中取出一小部分作为参考脉冲信号，触发距离波门限打开，启动数字测距计时器开始计时，即利用石英振荡器产生高频时钟脉冲同步序列开始计时；到达目标的激光束有一小部分激光被被测目标漫反射回到激光测距机上；经接收望远镜和窄带滤波片等光学元件传递至光电探测器上，转换成电信号；探测器输出的电信号送往放大器和匹配滤波器，处理后进入比较器与设定的阈值进行比较；比较后的输出信号如若匹配参考脉冲信号，则测距计时器关闭，终止计时。计数器从开门到关门期间，所进入的钟显频脉冲个数，经过运算得到目标距离，在显示器上示出来。

随着科学技术的进步和世界各国对电子战役的投入不断增加，电子战技术正以史无前例的速度向前发展，新技术和新装备不断涌现，性能水平持续提高，从而促使电子战的作战领域和作战方式不断变化，电子战装备的能力也在发生着革命性的变化。因此怎么提高本国的电子战役能力，对抗敌方不断探测的雷达信号，是一个非常亟待解决的问题。

2 数字储频技术

数字储频技术是建立在数字射频（DFRM）基础上的距离欺骗技术，是为了解决上面的问题而提出来的，DRFM 能识别，捕获，存储不同的雷达信号和经过特殊调制的雷达信号，而且可以有较长的存储时间。利用DRFM产生的干扰信号与雷达信号是相干的。数字储频器能精确的复制原始信号，然后通过适当的延迟，转发就可以对对方雷达实施有效的欺骗干扰。基于数字射频存储器（DRFM）的距离欺骗干扰由于其需要的干扰机功率相对较低，且适应于对众多新型体制雷达的干扰，因而在近代历次战争中得到了广泛的应用。国外DRFM技术在武器装备中的应用已进入实用化阶段,由于技术上的差距及国外的封锁,我国在这一技术领域还处于比较落后的状态,还远不能满足我军电子对抗设备的迫切需求。

2.1 DRFM原理介绍

数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory，缩写为 DRFM)是已成为电子战役领域中一个非常重要的研究课题。其瞬时带宽一般为50MHz，其量化形式采用幅度量化，复制信号信噪比优于50dB，相位噪劣化小于-3dB，工作方式为延迟重发。DRFM 技术的出现不仅提高了新一代电子对抗设备的能力，同时增加了系统的灵活性和再编程能力，为干扰脉压（PC）雷达、脉冲多普勒（PD）雷达、合成孔径雷（SAR）等现代雷达提供了有力的手段。

图3 DRFM 在电子干扰设备中的典型应用图

DRFM系统一般有几个基本部分：功率的放大和缩小设备、带通滤波器、混频器、中频带通滤波器、干扰控制模块、频率综合器、DRFMA处理单元等，如图3所示。系统对截获到的雷达信号进行功率的缩小后，经过带通滤波器，经过混频处理，滤掉高频信号，得到原信号，经过DFRM处理系统后，对原信号进行附加频率的调制，叠加高频载波信号，经过功率放大器发射出去，使对方雷达信号接收。DRFM的结构可分为单通道DRFM，正交双通道DRFM，多通道DRFM。在实际应用中一般采用正交双通道DRFM。其主要工作过程如图2.2所示：系统对输入信号x(t)正交下变频后的同相和正交分量进行采样。只要每一路的ADC的采样率大于或者等于输入信号x(t)的最高频率即可无失真的恢复出原信号。正交双通道DRFM的瞬时带宽由决定，其中α为带通滤波器和抗混叠滤波器的影响因子，为采样频率。DRFM采用同步检波器将输入的射频信号与一组正交的基准信号相乘，将输入信号变换成等效的同相（I）和正交（Q）低通分量，接下来对两组分量分别进行A/D转换，将数字信号存储于数字存储器中，经过时间、频率的调制后，再经逆过程，重构射频发射信号，将信号发射出去。

图4 DRFM 的系统框图

2.2 基于DRFM的多普勒移频干扰

多普勒移频干扰转化为距离欺骗的干扰样式，是一种对线性调频脉冲压缩雷达的距离欺骗干扰样式。这种干扰样式的干扰信号，是在接收的雷达信号上调制了多普勒频移而产生的。线性调制脉冲压缩雷达经信号处理后，误认为这种干扰信号具有距离便宜，于是转化为距离欺骗干扰。LFM脉冲信号是脉内相干的，这种脉内相干性会是其在距离-多普勒之间存在强的耦合，这种距离-多普勒之间的相互影响会引起距离随着多普勒频移的视在漂移而产生测距误差。适当地使转发干扰信号的频率失配（叠加一个多普勒移量），就可以使雷达产生一个假目标。假目标或领先于匹配目标，或落后于匹配目标，具体情况取决于多普勒频移的正或负。也就是说，LFM脉冲压缩雷达比常规雷达更易受转发式干扰机的干扰，甚至，相干转发1/2的脉冲压缩雷达信号波形也可以产生较好的干扰效果。

LFM信号的复数表达式为

设基于 DRFM 的移频干扰的信号形式为：

对线性调频信号做移频干扰时，根据移频量的不同，可以引起速度干扰和距离干扰。因为压缩滤波器是一线性时不变系统，当信号和干扰共同作用时，压缩滤波器的响应可理解为信号和干扰分别作用时的响应之和。

图5 基于DRFMD的正向移频干扰效果图

图6 基于DRFM技术的负向移频干扰效果图

基于 DRFM 的多普勒移频干扰利用了LMF脉冲压缩雷达固有的距离-多普勒频移之间存在强耦合的弱点，通过对接收到的雷达侦测信号调制一个附加的频率后转发给对方雷达，达到了距离欺骗干扰的目的。

3 结论

研究表明，采用数字储频技术能够有效的进行欺骗，这种技术既可以用于掩护空防，又可以用于干扰敌方并诱敌开机，暴露其真实的兵力部署，使得战争一开始就使敌人对整个战场感到迷茫，从而赢得战争的主动权，赢得战争的胜利，因此具有相当大的军事意义。

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Research on deception jamming technology of laser radar

This article mainly introduces the principle of laser ranging radar, the constituent parts of the laser rangefinder and the function of each part, and then this paper introduces a common method - the technology of Digital Radio Frequency Memory, expounding its deception principle of the false target and its working process for simulation. Research shows that using Digital Radio Frequency Memory technology can effectively carry out false targets deception. This technique can not only be used to cover the air defense, but also can be used for interfering with the enemy and decoying attack, exposing the real deployment of troops; therefore has considerable military significance.

Laser ranging; deception jamming technology; digital radio frequency memory

E9

A

1008-1151(2015)01-0018-03

2014-12-11

王萃（1989－）女，电子科技大学在读硕士研究生，研究方向为激光雷达距离欺骗技术。