田　曉

(1.中國電子科技集團(tuán)公司航空電子信息系統(tǒng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610036；2.中國西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036)

0　引言

雷達(dá)干擾與反干擾的斗爭日趨激烈和復(fù)雜,隨著基于數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)的欺騙式干擾機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中的大規(guī)模應(yīng)用，雷達(dá)有源干擾主要使用樣式為相參欺騙干擾。DRFM干擾可以添加任意調(diào)制，干擾信號(hào)參數(shù)與雷達(dá)回波信號(hào)在多個(gè)參數(shù)域高度逼真，導(dǎo)致對空情報(bào)雷達(dá)無法提取真實(shí)的位置、角度和速度等信息，在對抗環(huán)境中處于非常被動(dòng)的地位。對空情報(bào)雷達(dá)面臨的電磁環(huán)境尤其復(fù)雜，全頻域、高強(qiáng)度、多樣式的電子干擾(ECM)(包括采用虛假信息制造異常空情)，明顯降低了其探測有效性。所以研究新的、更有效的對空情報(bào)雷達(dá)抗干擾技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。

對空情報(bào)雷達(dá)抗干擾技術(shù)隨著干擾技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。從二十世紀(jì)六十年代的頻率捷變、旁瓣對消、旁瓣匿影，發(fā)展到近年來的極化捷變、干擾自適應(yīng)置零、波形設(shè)計(jì)、組網(wǎng)數(shù)據(jù)融合等抗干擾技術(shù)[1]。

隨著近年來新型干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，高逼真轉(zhuǎn)發(fā)式干擾、密集假目標(biāo)干擾和分布式干擾的大量應(yīng)用，有源干擾在雷達(dá)對抗的實(shí)戰(zhàn)中占據(jù)上風(fēng)，對對空情報(bào)雷達(dá)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。無論在理論研究還是裝備現(xiàn)狀上，目前有效的雷達(dá)抗干擾方法和手段較少，且滯后于干擾技術(shù)發(fā)展。本文針對上述現(xiàn)狀，研究了對空情報(bào)雷達(dá)智能抗干擾的新技術(shù)。其創(chuàng)新之處如下：

1) 在外加的干擾環(huán)境激勵(lì)發(fā)生變化時(shí)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫、參數(shù)庫和技術(shù)庫中已有的知識(shí)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地學(xué)習(xí)生成新的知識(shí)，從而使得抗干擾知識(shí)庫不斷成長和完善，達(dá)到對抗未知新型干擾的目的。

2) 將智能化技術(shù)融入抗干擾的各個(gè)環(huán)節(jié)中，根據(jù)多級(jí)智能決策的結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)推理，并形成反饋網(wǎng)絡(luò)對輸入模型進(jìn)行修正，以達(dá)到抗干擾系統(tǒng)進(jìn)化的目的。

1　對對空情報(bào)雷達(dá)的有源干擾技術(shù)

1.1　有源干擾類型

1.1.1壓制干擾

1)噪聲調(diào)頻干擾

目前實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)用最多的壓制干擾樣式為噪聲調(diào)頻干擾，利用帶限的噪聲調(diào)制恒幅信號(hào)，可以充分利用發(fā)射功率并滿足頻域覆蓋。根據(jù)噪聲調(diào)頻干擾的信號(hào)帶寬和頻率特征，又細(xì)分成寬帶阻塞干擾、瞄頻干擾和掃頻干擾。

(1)

式中，u(t′)表示干擾調(diào)制帶限噪聲，φ表示[0,2π]隨機(jī)分布的相位，Uj表示干擾的幅值，ωj是干擾信號(hào)的中頻，KFM為噪聲調(diào)頻系數(shù)。

2)噪聲卷積干擾

針對超寬帶雷達(dá)的噪聲卷積干擾也是一種普適性的壓制干擾樣式，干擾信號(hào)形式為:

J(t)=s(t-ti)?Jn(t)

(2)

式中，s(t)為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，ti為欺騙干擾信號(hào)對應(yīng)的時(shí)延，Jn(t)為帶通白噪聲。

1.1.2欺騙干擾

1)高逼真轉(zhuǎn)發(fā)式干擾

欺騙干擾經(jīng)過DRFM干擾機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣后，存在幅度和相位的量化效應(yīng)，下面給出目前干擾機(jī)應(yīng)用最廣的相位量化模型[2]：

s(t)

(3)

式中，s(t)為干擾機(jī)偵收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，arg(s(t))為s(t)的相位，N是數(shù)模轉(zhuǎn)換器量化位數(shù)。

2)密集假目標(biāo)干擾

有源密集假目標(biāo)干擾是指干擾機(jī)將截獲存儲(chǔ)的雷達(dá)完整或部分波形于時(shí)域密集發(fā)射，使真目標(biāo)淹沒在密集假目標(biāo)群中，其數(shù)學(xué)模型可表示為：

?δ(t-Δtki)

(4)

3)航跡欺騙干擾

組網(wǎng)雷達(dá)的發(fā)展使得常規(guī)的欺騙干擾效能降低，干擾方采用多部干擾機(jī)同時(shí)釋放距離和角度的欺騙干擾，可以對多部組網(wǎng)雷達(dá)形成連續(xù)的航跡欺騙，使得組網(wǎng)雷達(dá)形成多條虛假航跡，造成雷達(dá)跟蹤虛假信號(hào)，或者使得雷達(dá)處理能力飽和，其數(shù)學(xué)模型如下：

?δ(t-Δtkj(t))

(5)

1.2　有源干擾的影響

壓制干擾主要使用功率較大的發(fā)射信號(hào)，影響對空情報(bào)雷達(dá)的探測范圍，使得真實(shí)目標(biāo)在時(shí)頻域被干擾噪聲完全覆蓋，甚至使雷達(dá)不能檢測到真實(shí)目標(biāo)，在雷達(dá)的顯示屏幕上產(chǎn)生大量的隨機(jī)噪點(diǎn)。

欺騙干擾釋放后，對空情報(bào)雷達(dá)脈沖壓縮處理后會(huì)在某一方位上產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)虛假目標(biāo)，從而使雷達(dá)產(chǎn)生大量不明空情信號(hào)，在雷達(dá)的終端上形成固定或者隨機(jī)的假目標(biāo)，使雷達(dá)情報(bào)網(wǎng)處理能力飽和，無法判斷真實(shí)戰(zhàn)場態(tài)勢。用欺騙干擾擾亂和誘騙雷達(dá)，使之疲勞或者開啟隱蔽的雷達(dá)，從而暴露雷達(dá)的技術(shù)水平、工作體制和布局。圖1為有源干擾對對空情報(bào)雷達(dá)的效果示意圖。

圖1　有源干擾對對空情報(bào)雷達(dá)的作用效果

2　對空情報(bào)雷達(dá)現(xiàn)有抗干擾方法

從對空情報(bào)雷達(dá)裝備技術(shù)的發(fā)展來看，大致可劃分為4代，第1代的典型技術(shù)特征是電子管、非相參；第2代為半導(dǎo)體、全相參；第3代為全固態(tài)、相控陣；第4代為多功能、自適應(yīng)、反隱身、目標(biāo)識(shí)別。整體上看，第1代雷達(dá)采用磁控管發(fā)射機(jī)，旁瓣抑制一般小于20 dB，地雜波中目標(biāo)可見度也僅有22 dB左右，抗干擾能力差；第2代雷達(dá)一般天線旁瓣抑制小于30 dB，可脈間、脈組偽隨機(jī)和自適應(yīng)捷變頻，脈組捷變與動(dòng)目標(biāo)顯示兼容，具有自適應(yīng)旁瓣相消能力，可對付2個(gè)以上干擾源；第3代雷達(dá)的抗干擾功能相對齊全，具有自適應(yīng)對付2個(gè)以上干擾源能力，通過配置誘餌使雷達(dá)具有較好的抗反輻射導(dǎo)彈能力。但總體來看，盡管對空情報(bào)雷達(dá)具有一定的旁瓣自衛(wèi)距離和抗箔條干擾能力，但抗主瓣干擾能力還較弱。

對空情報(bào)雷達(dá)抗干擾的手段是盡量阻斷或減少干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)各分系統(tǒng)，減少到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號(hào)，防止接收機(jī)飽和，減少在噪聲環(huán)境中的干擾/信號(hào)比，鑒別真假目標(biāo)和提供恒虛警率接收。目前對空情報(bào)雷達(dá)主要的抗有源干擾技術(shù)可歸納為如下幾個(gè)方面。

2.1　空域抗干擾技術(shù)

對空情報(bào)雷達(dá)在空域內(nèi)的抗干擾技術(shù)主要集中在雷達(dá)天線方面，主要包括：

1)超低旁瓣天線全面提高了雷達(dá)抗干擾的能力。因?yàn)橐话銓涨閳?bào)雷達(dá)的主瓣寬度在幾度范圍，所以超低旁瓣大大降低了被偵察系統(tǒng)截獲旁瓣的概率，同時(shí)也增加了旁瓣干擾的難度。

2)采用旁瓣對消和旁瓣消隱技術(shù)，通過增加對消/匿影天線，比對接收主通道和對消/匿影通道的功率，判斷雷達(dá)是否遭受旁瓣干擾，能較好地抑制來自旁瓣的大功率支援干擾，但對主瓣干擾卻無能為力。

3)通過相控陣天線波束形成技術(shù)控制天線波束捷變，改變波束指向和駐留時(shí)間，使得無源探測系統(tǒng)截獲概率和截獲時(shí)間降低，同時(shí)增加干擾的空間對準(zhǔn)難度，降低干擾的有效性。

2.2　頻域抗干擾技術(shù)

隨著偵察和干擾技術(shù)的進(jìn)步，寬頻段工作的雷達(dá)偵察接收機(jī)和干擾機(jī)已經(jīng)普及，單脈沖快速偵察和識(shí)別時(shí)間可在微秒量級(jí)，簡單的頻率保密已經(jīng)不能滿足雷達(dá)抗干擾需求。雷達(dá)在頻域的抗干擾技術(shù)主要有寬帶頻率捷變、波形捷變、窄帶濾波、頻譜擴(kuò)展技術(shù)等。

為躲避高功率密度的頻率瞄準(zhǔn)干擾，對空情報(bào)雷達(dá)常常采用頻率捷變和波形捷變技術(shù)，通過脈間/脈組頻率/波形捷變，降低干擾機(jī)的截獲概率和頻率對準(zhǔn)的概率，增加干擾的難度。

在發(fā)射信號(hào)方面，雷達(dá)通過發(fā)射脈沖分集信號(hào)，利用干擾信號(hào)滯后真實(shí)目標(biāo)回波的特性，從雷達(dá)發(fā)射信號(hào)角度建立了主動(dòng)抗干擾的優(yōu)勢[3]。

頻譜擴(kuò)展可保證雷達(dá)在同樣的平均功率下獲得更高的峰值功率，提升雷達(dá)的作用距離和距離分辨率，同時(shí)減低無源探測系統(tǒng)的截獲距離，增加了干擾的難度。

2.3　時(shí)域抗干擾技術(shù)

時(shí)域抗干擾的方法比較成熟，在對空情報(bào)雷達(dá)現(xiàn)有裝備中都已普遍應(yīng)用。常用的時(shí)域抗干擾技術(shù)主要有波門選通、脈沖重復(fù)周期(PRI)調(diào)制和脈沖前沿追蹤技術(shù)等。

干擾信號(hào)和真實(shí)目標(biāo)信號(hào)在距離單元位置的分布有差異，真實(shí)目標(biāo)短時(shí)間內(nèi)在同一個(gè)距離單元的位置固定，而干擾目標(biāo)的位置是隨機(jī)的，對空情報(bào)雷達(dá)在跟蹤目標(biāo)的過程中可利用距離波門選通對隨機(jī)脈沖干擾進(jìn)行抑制。

利用發(fā)射PRI調(diào)制(滑變、抖動(dòng)、參差)脈沖串信號(hào)，可增加無源探測系統(tǒng)的分選和識(shí)別難度，并提高干擾機(jī)產(chǎn)生相參干擾信號(hào)的難度，雷達(dá)通過分析欺騙干擾和回波的相參性差異進(jìn)行欺騙干擾抑制。

利用距離拖引干擾信號(hào)在時(shí)域上調(diào)制時(shí)延，并且時(shí)延隨時(shí)間逐漸增大，雷達(dá)通過對脈沖疊加區(qū)域進(jìn)行脈沖前沿跟蹤，使用自適應(yīng)濾波、自適應(yīng)偏置權(quán)等方法進(jìn)行抗欺騙干擾處理[4]。

2.4　組網(wǎng)部署抗干擾技術(shù)

對空情報(bào)雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)可在空域、頻域和時(shí)域同時(shí)實(shí)現(xiàn)抗干擾。在防空預(yù)警時(shí)，可將位于同一區(qū)域的不同頻段、不同體制的雷達(dá)組網(wǎng)，重點(diǎn)搜索空域相互覆蓋，其它空域單獨(dú)覆蓋，多波段互補(bǔ)，多部對空情報(bào)雷達(dá)通過數(shù)據(jù)鏈相互傳輸重點(diǎn)區(qū)域情報(bào)，使其能進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和虛假點(diǎn)跡/航跡剔除。

3　對空情報(bào)雷達(dá)現(xiàn)有抗干擾方法局限性

近年來隨著基于DRFM高逼真欺騙干擾的廣泛應(yīng)用，對空情報(bào)雷達(dá)在和干擾的對抗中經(jīng)常處于劣勢。對于旁瓣干擾和噪聲干擾，還可以通過頻率捷變、旁瓣匿影和旁瓣對消等技術(shù)進(jìn)行抑制，而針對大功率主瓣瞄頻壓制干擾、高逼真欺騙干擾、密集假目標(biāo)等主瓣干擾，常規(guī)的抗干擾手段在應(yīng)對時(shí)往往束手無策。下面從三個(gè)層面分析對空情報(bào)雷達(dá)常規(guī)抗干擾手段的局限性。

3.1　缺乏干擾環(huán)境感知能力

對空情報(bào)雷達(dá)要想在抗電子干擾中獲取勝利，需要對有源干擾的環(huán)境進(jìn)行感知，根據(jù)感知的結(jié)果采取有針對性的抗干擾措施。目前對空情報(bào)雷達(dá)缺乏偵測有源干擾的技術(shù)和手段，即使有偵察通道，也只是簡單地偵察頻率參數(shù)，無法識(shí)別自身遭受的干擾類型和估計(jì)干擾的詳細(xì)參數(shù)，從而不能為抗干擾措施的選取提供先驗(yàn)信息，由此導(dǎo)致其有限的抗干擾措施無法發(fā)揮有效作用。

《信息記錄材料》1978年創(chuàng)刊，是經(jīng)國家新聞廣電出版總局批準(zhǔn)，由全國磁性記錄材料信息站主管、主辦，北京中加大成國際廣告有限公司、北京巨庫傳媒科技有限公司協(xié)辦的學(xué)術(shù)類科技期刊，刊號(hào)：ISSN1009-5624，CN13-1295/TQ。本刊主要欄目有：“綜述·論著”、“信息·技術(shù)”、“記錄·傳媒”、“材料·工程”、“發(fā)現(xiàn)·綜合”等。本刊由維普網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價(jià)數(shù)據(jù)庫、中國學(xué)術(shù)期刊（光盤）、電子科技文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫全文收錄，國內(nèi)外公開發(fā)行。

3.2　缺少抗干擾決策系統(tǒng)

目前對空情報(bào)雷達(dá)的抗有源干擾的措施多種多樣，針對復(fù)雜多變的干擾環(huán)境，大部分情況下是通過雷達(dá)操作員的經(jīng)驗(yàn)選取抗干擾手段。實(shí)戰(zhàn)中靠人工選取抗干擾措施有很大缺陷，首先，從反應(yīng)時(shí)間來看，在對抗中就會(huì)處于被動(dòng)；其次，有源干擾綜合化，選用抗干擾措施也應(yīng)采取綜合措施，即根據(jù)干擾情況選擇相應(yīng)的抗干擾策略，這些單靠人的經(jīng)驗(yàn)滿足不了要求；最后，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化程度的提高，將來雷達(dá)就是眾多探測節(jié)點(diǎn)的傳感器，需要無人值守，僅靠人工經(jīng)驗(yàn)抗干擾不能滿足發(fā)展的需要。對空情報(bào)雷達(dá)的所有抗干擾措施在實(shí)戰(zhàn)中如何準(zhǔn)確地應(yīng)用，何時(shí)采用變天線轉(zhuǎn)速，何時(shí)采用旁瓣對消等抗有源干擾措施，如果沒有一套詳盡的抗干擾決策系統(tǒng)，將影響其實(shí)戰(zhàn)中抗有源干擾效果。

3.3　不能有效地抑制新型干擾

對空情報(bào)雷達(dá)面對的有源干擾不再是簡單的壓制式、欺騙式干擾，實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了多種新型干擾方式，比如靈巧噪聲干擾、分段隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)干擾、間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾，以及復(fù)合性的干擾，雷達(dá)干擾呈現(xiàn)綜合化、智能化趨勢，現(xiàn)有的對空情報(bào)雷達(dá)在研制時(shí)主要是針對常規(guī)的干擾樣式進(jìn)行抗干擾研究，對新出現(xiàn)的新型干擾還不能進(jìn)行有效的抑制。

3.4　缺乏抗干擾性能的定量評估

對空情報(bào)雷達(dá)的抗干擾方法雖然對某些干擾有一定的抑制能力，但對其的評估只能是定性的，還缺乏一套完備的抗干擾評估指標(biāo)體系，還不能定量地考核對空情報(bào)雷達(dá)的抗干擾性能，也不能確定對空情報(bào)雷達(dá)的抗干擾性能是否已達(dá)到指標(biāo)，進(jìn)而形成反饋回路優(yōu)化抗干擾措施的選取。

4　對空情報(bào)雷達(dá)智能化抗干擾架構(gòu)

目前的抗干擾手段很多是基于雷達(dá)操作員的經(jīng)驗(yàn)，不能自適應(yīng)選擇抗干擾手段，更不能通過抗干擾效能評估實(shí)時(shí)調(diào)整抗干擾策略，未來復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境必須通過智能化抗干擾技術(shù)手段才能滿足實(shí)戰(zhàn)需求[5-6]，處在復(fù)雜電磁環(huán)境中的雷達(dá)應(yīng)該具備如下幾個(gè)特性：

1)主動(dòng)學(xué)習(xí)功能：智能抗干擾系統(tǒng)可以根據(jù)外部干擾環(huán)境的變化，主動(dòng)感知干擾態(tài)勢，自動(dòng)更新干擾感知的知識(shí)庫，根據(jù)干擾評估結(jié)果，學(xué)習(xí)干擾抑制措施庫的適應(yīng)性和有效性，并通過反饋回路不斷優(yōu)化抗干擾流程。

2)智能決策功能：將現(xiàn)有抗干擾技術(shù)和決策方法集成到智能抗干擾系統(tǒng)中，通過推理機(jī)和專家系統(tǒng)提升智能決策的準(zhǔn)確性，并不斷完善智能決策的數(shù)據(jù)庫。

3)知識(shí)推理特性：對于抗干擾數(shù)據(jù)庫中未知干擾環(huán)境，能根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)表示，通過貝葉斯自學(xué)習(xí)的知識(shí)推理，更新抗干擾系統(tǒng)的知識(shí)庫。

4)進(jìn)化功能：在與電磁干擾環(huán)境相互作用的進(jìn)程中，雷達(dá)抗干擾系統(tǒng)在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，抗干擾措施能夠自主演進(jìn)，隨著干擾環(huán)境的變化持續(xù)不斷地積累自身的知識(shí)庫和措施庫，使得對空情報(bào)雷達(dá)的抗干擾智能化程度不斷提升。

雷達(dá)干擾環(huán)境自學(xué)習(xí)感知系統(tǒng)、抗干擾措施智能決策和基于知識(shí)推理的抗干擾措施是構(gòu)成雷達(dá)智能化抗干擾架構(gòu)的三大要素，雷達(dá)智能化抗干擾架構(gòu)如圖2所示。

圖2　對空情報(bào)雷達(dá)智能化抗干擾架構(gòu)

模型庫：主要存放干擾數(shù)學(xué)模型、測量誤差模型和干擾模型的可信度分析模型。

特征參數(shù)庫：主要存放干擾特征提取形成的特征參數(shù)。

知識(shí)庫：用來描述已知干擾的知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)，包括干擾屬性參數(shù)、干擾規(guī)則等，是智能決策系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。

人機(jī)接口：反映了智能化抗干擾操控和決策的過程，可以對干擾環(huán)境感知的數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫進(jìn)行管理和優(yōu)化，也可以對智能化抗干擾的措施庫和推理機(jī)進(jìn)行人在回路處理，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)決策和人為控制的有機(jī)結(jié)合。

決策數(shù)據(jù)庫：通過描述決策流程和決策時(shí)序產(chǎn)生決策數(shù)據(jù)庫，并存儲(chǔ)決策的整個(gè)過程，用于后續(xù)的分析和查找。

5　對空情報(bào)雷達(dá)智能抗干擾新技術(shù)

5.1　基于層次化的干擾感知技術(shù)

基于層次化分析技術(shù)的干擾綜合感知的思想是將較為復(fù)雜的感知過程分層處理，層次化的干擾感知流程如圖3所示。有源干擾的基本特征包括信號(hào)的包絡(luò)特征、時(shí)域特征、頻域特征、空域特征參數(shù)。有源干擾的細(xì)微特征主要通過現(xiàn)代譜分析、高階統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)頻分析等方法提取信號(hào)的特征參數(shù)或脈內(nèi)、脈間的時(shí)變特征參數(shù)。而干擾機(jī)在對雷達(dá)發(fā)射信號(hào)二次調(diào)制過程中，需要進(jìn)行采樣量化，變頻、濾波和放大，會(huì)產(chǎn)生非線性失真和雜散信號(hào)，即使高逼真的干擾信號(hào)在形成的過程中依然存在和雷達(dá)信號(hào)不同的個(gè)體指紋特征。

圖3　對空情報(bào)有源干擾的層次化特征提取流程

基本特征是對有源干擾進(jìn)行總體上的描述，可以實(shí)現(xiàn)差異較大的干擾的識(shí)別。細(xì)微特征主要反映信號(hào)的脈內(nèi)和脈間的動(dòng)態(tài)特征差異，采用精細(xì)化的信號(hào)處理算法，通過提取目標(biāo)回波和欺騙式干擾之間的細(xì)微特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對干擾類型的識(shí)別和干擾參數(shù)的估計(jì)，甚至可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)和干擾機(jī)的個(gè)體識(shí)別。隨著干擾機(jī)逼真度的提高，常規(guī)的特征提取方法不能滿足對干擾感知的需求，需要通過核方法和原子分解方法在低信噪比/干噪比條件下提高干擾感知的準(zhǔn)確性。

5.1.1基于核方法的干擾感知技術(shù)

對有源干擾感知可視為一個(gè)多維函數(shù)的特征映射問題，利用高階空間核函數(shù)將一個(gè)高維非線性空間變換到一個(gè)線性空間。即通過一個(gè)非線性核函數(shù)Φ(x)、Φ(y)將輸入干擾向量x、y變換到一個(gè)高維線性空間F上，從而降低特征提取的難度，并通過核函數(shù)提取了干擾的非線性特征[7]。

K(x,y)=Φ(x)·Φ(y)

(6)

經(jīng)典的核函數(shù)主要有線性核、RBF核(高斯核)、多項(xiàng)式核和sigmoid核，通過核最小均方誤差方法(KMSE)、核主分量分析(KPCA)、核 Fisher鑒別分析(KFDA) 以及最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM) 進(jìn)行特征提取。

5.1.2基于函數(shù)字典中原子分解的干擾感知技術(shù)

對有源干擾感知也可視為一個(gè)高度非線性逼近問題，通過在函數(shù)字典中選擇最優(yōu)分解原子進(jìn)行信號(hào)的逼近。函數(shù)字典是冗余的，甚至是高度冗余的，將雷達(dá)接收信號(hào)按照函數(shù)字典進(jìn)行展開，或者通過貪婪算法進(jìn)行最優(yōu)原子匹配，利用雷達(dá)接收信號(hào)在特定原子庫中的稀疏特性進(jìn)行稀疏特性分解?；归_并通過遍歷算法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度逼近；采用貪婪算法的匹配追蹤原子分解方法提升了運(yùn)算速度[8]。

假設(shè)雷達(dá)接收信號(hào)為x(n)，D={hγ(n)}是用于構(gòu)建信號(hào)的原子庫，則有：

(7)

式中，bp為分解系數(shù)，r(n)為殘差。

基于原子分解的特征提取算法，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高度非線性逼近，從而得到干擾信號(hào)與回波信號(hào)的指紋特征，并通過分解的原子信號(hào)差異提取干擾的調(diào)制參數(shù)，學(xué)習(xí)干擾的作戰(zhàn)意圖。

5.2　智能化干擾抑制技術(shù)

5.2.1基于動(dòng)態(tài)環(huán)境盲分離的干擾抑制技術(shù)

雷達(dá)抗干擾技術(shù)中的盲分離技術(shù)必須適應(yīng)信號(hào)個(gè)數(shù)變化、超定/欠定/單通道和信號(hào)相關(guān)等惡劣情況，能迅速且穩(wěn)定地跟蹤電磁環(huán)境的變化，最終通過目標(biāo)特征參數(shù)提取目標(biāo)回波，達(dá)到抑制干擾的目的[9]，其流程如圖 4所示。首先接收信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理變成多路正定的信號(hào)；然后在現(xiàn)有的AIC、MDL、BIC和蓋爾圓等估計(jì)準(zhǔn)則基礎(chǔ)上研究新的動(dòng)態(tài)定階估計(jì)算法，快速且穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)對接收信號(hào)的快速定階；接著通過盲分離技術(shù)完成對回波和干擾的分離；最后，根據(jù)目標(biāo)與干擾的特征差異(例如相位量化位數(shù)差異)對目標(biāo)回波和干擾進(jìn)行鑒別，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)回波的提取。

圖4　基于動(dòng)態(tài)環(huán)境盲分離的干擾抑制算法流程

5.2.2基于波形設(shè)計(jì)和自適應(yīng)波形優(yōu)化的干擾抑制技術(shù)

為了改變雷達(dá)在對抗中的被動(dòng)局面，雷達(dá)實(shí)戰(zhàn)中通常使用寬帶/超寬帶、脈內(nèi)/脈間捷變、復(fù)雜調(diào)制等低被截獲概率信號(hào)[10]，使其難以被干擾/偵察接收機(jī)偵察和識(shí)別，從而保護(hù)雷達(dá)不受電子干擾?？梢詮娜缦聨讉€(gè)方面進(jìn)行抗干擾波形設(shè)計(jì)：

1)階段相位擾動(dòng)的LFM信號(hào)設(shè)計(jì)；

2)偽隨機(jī)相位編碼信號(hào)設(shè)計(jì)；

3)脈內(nèi)NLFM、脈間BPSK信號(hào)設(shè)計(jì)；

4)隨機(jī)初相和調(diào)頻斜率抖動(dòng)結(jié)合的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)設(shè)計(jì)；

5)正交編碼分集和隨機(jī)初相結(jié)合的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)設(shè)計(jì)。

將認(rèn)知雷達(dá)的概念引入到抗干擾領(lǐng)域，根據(jù)有源干擾和目標(biāo)的具體情況進(jìn)行發(fā)射波形優(yōu)化,可使雷達(dá)自適應(yīng)地對當(dāng)前電磁環(huán)境作出反應(yīng)，并具有最優(yōu)的抗干擾能力。對空情報(bào)雷達(dá)在對干擾信號(hào)進(jìn)行綜合感知，識(shí)別出干擾類型后，結(jié)合抗干擾智能決策手段，自動(dòng)匹配相應(yīng)的發(fā)射波形和模式進(jìn)行抗干擾處理。自適應(yīng)波形優(yōu)化流程如圖5所示，新的波形及其優(yōu)化選擇可以降低識(shí)別算法和抑制算法的復(fù)雜度，從而在干擾與抗干擾中取得主動(dòng)權(quán)。

圖5　自適應(yīng)波形優(yōu)化流程

5.2.3基于空域-極化域聯(lián)合的干擾抑制技術(shù)

當(dāng)目標(biāo)回波和欺騙干擾同時(shí)進(jìn)入對空情報(bào)雷達(dá)后，在雷達(dá)接收機(jī)呈現(xiàn)一個(gè)高度相關(guān)的時(shí)頻混疊信號(hào)，致使檢測無法分辨真假目標(biāo)。借助多域?yàn)V波的方法，同時(shí)估計(jì)出接收信號(hào)的方位信息和極化參數(shù)，再根據(jù)已知雷達(dá)極化特征和信號(hào)子空間方法得到極化域和空域聯(lián)合的濾波算子抑制干擾，以提高干擾條件下雷達(dá)的檢測概率，算法原理如圖6所示。

圖6　算法原理框圖

上述幾種干擾抑制技術(shù)的對比如表1所示。

表1　干擾抑制技術(shù)對比

5.3　基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的抗干擾體系評估方法

對空情報(bào)雷達(dá)抗干擾評估方面存在的主要問題是相關(guān)指標(biāo)定性描述的多，定量描述的少，指標(biāo)體系不完整。針對上述問題，采取的主要措施是規(guī)范裝備的抗干擾指標(biāo)體系。對空情報(bào)雷達(dá)的抗干擾指標(biāo)可從空域、頻域、時(shí)域、功率域、調(diào)制域、極化域六個(gè)方面進(jìn)行描述，其中空域方面的指標(biāo)包括旁瓣電平、旁瓣對消、旁瓣匿影、干擾源定位精度、扇區(qū)靜默能力；頻域方面的指標(biāo)包括頻率捷變、頻率分集、頻譜擴(kuò)展；時(shí)域方面的指標(biāo)包括重頻捷變；功率域方面的指標(biāo)包括恒虛警處理、自動(dòng)增益控制、大信號(hào)限幅、目標(biāo)幅度起伏特性識(shí)別；調(diào)制域方面的指標(biāo)包括信號(hào)調(diào)制方式；極化域方面的指標(biāo)包括極化捷變能力、極化識(shí)別等。

目前的抗干擾評估方法，基本上是首先建立指標(biāo)體系，然后通過層次分析法或者專家打分法進(jìn)行評估。該評估方法的主觀性過強(qiáng)，且不能隨干擾環(huán)境變化和抗干擾措施調(diào)整進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估。因此實(shí)戰(zhàn)中急需一種智能化的抗干擾評估方法，根據(jù)電磁環(huán)境態(tài)勢對抗干擾效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估推理。

借鑒人工智能中的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抗干擾評估，通過概率理論和多層次網(wǎng)絡(luò)關(guān)系分析抗干擾效能和影響要素的關(guān)聯(lián)關(guān)系[11]。根據(jù)先驗(yàn)信息的概率分布，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)通過定性和定量的方式表征評估系統(tǒng)的不確定性，因此可以將抗干擾評估網(wǎng)絡(luò)建模為指定的多層次因果網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)不確定或不完備的雷達(dá)抗干擾指標(biāo)綜合評估抗干擾效能。而且貝葉斯評估網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)挖掘的能力，通過多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析多層次評估指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，自動(dòng)配置模型結(jié)構(gòu)，提升評估結(jié)果的環(huán)境適應(yīng)性和準(zhǔn)確性。

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的抗干擾態(tài)勢評估的過程如圖7所示。

圖7　基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的抗干擾態(tài)勢評估過程

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以反映抗干擾評估過程的不確定性，并且評估網(wǎng)絡(luò)可以體現(xiàn)抗干擾影響要素的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)可動(dòng)態(tài)定量化地描述抗干擾評估的過程和影響要素，并可以對不完備的指標(biāo)集進(jìn)行評估；

2)使用圖形化的評估方法，可以方便地進(jìn)行評估網(wǎng)絡(luò)的重新配置，利用概率關(guān)系反映依賴關(guān)系的強(qiáng)弱，可以更直觀地反映參數(shù)對評估結(jié)果的影響程度；

3)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具備智能推理的能力，可以通過當(dāng)前抗干擾態(tài)勢和知識(shí)庫中先驗(yàn)知識(shí)，推理出未來的抗干擾效能結(jié)果，并不斷完善不同干擾環(huán)境中的抗干擾措施庫，使得抗干擾技術(shù)具備進(jìn)化能力。

6　結(jié)束語

針對對空情報(bào)雷達(dá)現(xiàn)有抗干擾措施的不足，將智能化技術(shù)融入到抗干擾的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從電磁干擾環(huán)境主動(dòng)學(xué)習(xí)、抗干擾措施的知識(shí)推理、抗干擾系統(tǒng)的組織協(xié)同進(jìn)化的角度，研究了智能化抗干擾的新技術(shù)。后續(xù)隨著雷達(dá)對抗技術(shù)的不斷發(fā)展，需要不斷完善干擾環(huán)境感知的知識(shí)庫和干擾抑制措施庫，并通過自適應(yīng)進(jìn)化手段提升抗干擾方法的環(huán)境適應(yīng)能力，為雷達(dá)對干擾環(huán)境的認(rèn)知和抗干擾決策提供技術(shù)支撐?！?/p>