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1、雷达对抗大作业 题 目 遮盖性干扰简述及其仿真 学 院 电子工程学院 专 业 信息对抗技术 遮盖性干扰简述及其仿真【摘要】本文对遮盖性干扰进行概述，并对其中的噪声调幅干扰和噪声调相干扰进行了仿真。【关键词】遮盖性干扰；matlab仿真引言：雷达干扰，扰敌或欺骗敌方雷达设备，使其效能降低或丧失的电子干扰。可分为压制性干扰和欺骗性干扰，前者主要是在雷达显示器上形成强杂波背景或大量假目标回波，使雷达的探测能力降低；后者主要有角度、距离、速度和假目标欺骗等，以破坏雷达操纵员或雷达自动跟踪系统对目标的识别和跟踪随着科学技术的发展，在电磁空间的对抗与反对抗越来越激烈，雷达进攻性干扰已经成为现代战场上的一种
2、重要作战手段，进攻是最好的防守，雷达进攻性干扰必然是雷达对抗发展的主要趋势。 雷达是通过对回波信号的检测发现目标的存在并测量其参数信息的,而干扰的目的就是破坏或阻碍雷达发现目标、测量目标参数。 当该空间存在目标时,该信号会受到目标距离、角度、速度和其它参数的调制,成为回波sR(t)。在接收机中,通过对接收信号的分析解调,可得到有关目标的距离、角度、速度等信息。 图中,增加的信号(t),是因为雷达接收的信号中除了目标回波外,还不可避免地存在各种噪声,如多径回波、天线噪声、宇宙射电等,正是由于这些噪声的存在才影响了雷达对目标的检测能力。可见,如果在sR(t)中,人为引入噪声和干扰信号或利用吸收材料
3、等措施减弱目标回波都可以阻碍雷达对目标信息的正常检测,达到干扰的目的。遮盖性干扰的作用和分类：1.遮盖性干扰的作用： 遮盖性干扰就是用噪声或类似噪声的干扰信号遮盖或淹没有用信号,阻止雷达检测目标信息。它的基本原理是:任何一部雷达都有外部噪声和内部噪声,雷达对目标的检测是在这些噪声中进行的,其检测又是基于一定的概率准则的。一般来说,如果目标信号能量S与噪声能量N相比（信噪比S/N）,超过检测门限D,则可以保证在一定虚警概率Pfa的条件下达到一定的检测概率Pd,简单称为可发现目标,否则便认为不可发现目标。遮盖干扰就是使强干扰功率进入雷达接收机,尽可能降低信噪比S/N,造成雷达对目标检测的困难。2.
4、 遮盖性干扰的分类： 按照干扰信号中心频率fj、谱宽fj相对于雷达接收机中心频率fs、带宽fr的关系,遮盖性干扰可以分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰。2.1瞄准式干扰：瞄准式干扰一般满足： 采用瞄准式干扰必须首先测得雷达信号频率fs,然后把干扰机频率fj调整到雷达的频率上,保证以较窄的fj覆盖fr,这一过程称为频率引导。瞄准式干扰的主要优点是在fr内的干扰功率强,是遮盖干扰的首选方式,缺点是对频率引导的要求高,有时甚至是难以实现的2.2阻塞式干扰：阻塞式干扰一般满足： fj5fr, fsfj-fj/2,fj+fj/2 由于阻塞式干扰fj相对较宽,对频率引导精度的要求低,频率引导设备简单。
5、此外,由于其fj宽,便于同时干扰频率分集雷达、频率捷变雷达和多部不同工作频率的雷达。其缺点是在fr内的干扰功率密度低。2.3扫频式干扰：扫频式干扰一般满足： fj=(25)fr, fs=fj(t),t0,T 即干扰的中心频率为连续、以T为周期的函数。扫频干扰可对雷达造成周期性间断的强干扰,扫频的范围较宽,也能够干扰频率分集雷达、频率捷变雷达和多部不同工作频率的雷达。 应当指出的是,实际干扰机可以根据具体雷达的载频调制情况,对上述基本形式进行组合,如多频率点瞄准式干扰、分段阻塞式干扰、扫频锁定式干扰等。遮盖性干扰的效果度量 干扰效果表现为:雷达或含有雷达的作战系统由于受到干扰而造成的作战性能的下
6、降。以某种合理、定量的方法描述此作战性能的下降称为干扰的效果度量。因此,干扰的效果度量是作战双方都十分关心的重要问题。选择何种指标衡量雷达或含有雷达的作战系统在电磁环境下的作战性能一直是人们讨论的热点。根据遮盖性干扰的原理,目前对雷达本身作战性能的度量指标主要确定为检测概率Pd,即在保持虚警概率不变的情况下,实施遮盖性干扰前后Pd的绝对值和相对变化。由于Pd是信噪比的函数,所以也将这种遮盖性干扰的效果度量方法简称为功率准则。含有雷达的作战系统很多,对它的干扰效果度量方法统称为作战效能准则,它还需要根据具体作战系统、作战目的进行指标的具体化,如空袭作战的突防概率、攻击有效概率、飞机生存概率等。
7、根据聂曼皮尔逊检测准则,Pd是信噪比S/N的单调函数,其中S和N分别表示雷达接收机线性系统输出端（通常为中放输出端）的目标回波信号功率和高斯噪声功率（功率谱对应于线性系统响应）。当进入雷达接收机线性系统的干扰信号为非高斯噪声时,只需进行噪声质量因子的等效修订。此外,可以通过一定的技术手段和设备对Pd进行实际的统计测量,也可以通过对S、N的功率调整对Pd进行控制,因此,功率准则具有良好的合理性、可测性和可控性。 根据检测原理,S/N越低,Pd越小,有时尽管N已经很大,但只要Pd0,在理论上,雷达对目标总有一定的发现可能。因此,从遮盖性干扰机设计的观点,要求Pd=0,显然是不合理的。根据作战实际,
8、国内外普遍将Pd0.1作为遮盖性干扰有效的标准,并将此时在雷达接收机线性系统输出端干扰信号功率Pj与目标回波信号功率Ps的比值定义为压制系数Ka, Ka是干扰信号调制样式、干扰信号质量、接收机响应特性、信号处理方式等的综合性函数。 将功率准则应用于雷达的威力范围,则将干扰机能够有效干扰的区域称为有效干扰区Vj,并以对Vj的综合评价函数E(Vj)作为干扰系统综合干扰效果的考核标准:式中的W(V)为空间评价因子,以表现对于不同空间位置有效干扰的重要性。3.最佳遮盖干扰波形： 雷达对目标的检测是在噪声中进行的,对于接收信号作出有无目标的两种假设检验具有不确定性,即后验不确定性。因此,最佳干扰波形就是
9、随机性最强（或不确定性最大）的波形。 衡量随机变量不确定性的量是熵（Entropy,也称为信息量）,对于离散型随机变量来说,其平均信息量定义为。其中,随机变量的可能取值为x1,x2,xm,其对应的概率为P1,P2,Pm, 。对于连续型随机变量来说, 式中,p(x)为连续型随机变量的概率分布密度函数。熵的单位根据a的取值而变化,当a=2时,H的单位为比特;当a=e时,H的单位为奈特;当a=10时,H的单位为哈特莱。a的选取一般视H(x)的计算方便,在下面的讨论中选取a=e。对于相同的a,熵值越大,则不确定性越强;同时,随机变量的方差（平均功率）越大,熵值也越大。由此说明:在相同功率的条件下,雷达
10、接收机线性系统中具有最大熵的干扰波形为最佳干扰波形。这样,最佳干扰波形的设计问题就是在给定平均功率条件下,求解具有最大熵的干扰信号的概率分布问题。 根据拉格朗日常数变易法,已知函数方程: 和m个函数方程的限制条件: 式中1,2,m为限制条件中给定的函数,则(65)式的极值可以由上面m个方程和下式决定: 其中1,2,m是拉格朗日常数。代入最大熵函数求解,则已知: 从而有 再利用限制条件,可以得到 这样我们就得到了在平均功率限制条件下,噪声为正态分布时,其熵值最大,为最佳遮盖干扰波形。 研究最佳干扰信号的目的是建立比较各种干扰信号优劣的标准。实际干扰信号可能有偏于最佳干扰信号,如果能计算或测量出它
11、们相对于最佳干扰信号在遮盖性能上的损失,便可以判断各种实际的干扰信号在遮盖性能上的优劣。衡量实际干扰信号质量的量是噪声质量因素n。其定义为:在相同的遮盖效果条件（相同 熵Hj0=Hj）下,理想干扰信号所需的功率Pj0和实际干扰信号所需的干扰功率之比，即 通常,n1。 这样,只要知道正态噪声干扰时所要求的干扰功率再乘以一个修正因子,便可以得到有效干扰时所需的实际干扰信号的功率。应当指出,一般情况下的实际干扰信号的概率密度难以用数学公式描述,或者难以计算它们的熵,故常用实验的方法确定噪声质量因素。4.射频噪声干扰： 窄带高斯过程: J(t)=Un(t)cosjt+(t)（610） 称为射频噪声干扰
12、。其中包络函数Un(t)服从瑞利分布,相位函数(t)服从0,2均匀分布,且与Un(t)相互独立,载频j为常数,且远大于J(t)的谱宽。由于J(t)的制取一般是对低功率噪声的滤波和放大,所以又称为直接放大的噪声（DINA）。 典型的雷达接收机如上图（a）所示,它由混频器、中放、检波器和视频放大器组成,其工作原理可用图（b）的模型来描述。这里线性系统I代表混频器和中放。虽然混频器本身是非线性器件,但由于中放的选择性,混频器不会改变输入信号的时间特性以及频谱间的相对关系,它只是把射频信号（包括干扰）变成中频。线性系统I的带宽决定于中放的带宽。检波器是非线性系统,它对中放输出的包络进行变换。线性系统I
13、I表示接收机的视放。为了分析方便,假设输入干扰信号J(t)的功率谱Gj(f)与线性系统I的频率响应Hi(f)都具有矩形特性。我们先考虑只有干扰时的情况。5.噪声调幅干扰：广义平稳随机过程: J(t)=U0+Un(t)cosjt+（636）称为噪声调幅干扰。其中,调制噪声Un(t)为零均值,方差为2n,在区间-U0,)分布的广义平稳随机过程,为0,2均匀分布,且为与Un(t)独立的随机变量,U0、j为常数。6.噪声调相干扰：广义平稳随机过程: J(t)=Ujcosjt+KPMu(t)+ 称为噪声调相干扰。其中,调制噪声u(t)为零均值、广义平稳的随机过程;为0,2均匀分布、且与u(t)相互独立的
14、随机变量;Uj,j,KPM为常数。当有效相移较小时,调相信号的能量主要集中在载波频率上,旁频能量很低,不适宜作为遮盖干扰信号;当有效相移足够大时,旁频功率较大,近似为噪声调频干扰的情况,适于作为遮盖干扰信号。噪声调相引起的信号频偏实质上与调制噪声电压的变化率成正比,当D1、调制噪声为高斯噪声时,其功率谱形状近似为高斯型。这样,噪声调相信号通过窄带多普勒滤波器的情形与噪声调频信号通过中放时的情形类似,影响其干扰效果的因数主要有瞄频误差 ,频谱宽度和调制噪声带宽等。需要指出的是,多普勒滤波器的带宽通常都很窄,这就给干扰信号的形成带来诸多困难。这些困难,特别是频率对准问题,在传统的干扰技术条件下是难以实现的。随着锁相技术和数字技术的发展,采用脉冲锁相和射频存储可以大大地减少瞄频误差。采用噪声调相方式进行瞄频干扰是有重要意义的。 Matlab仿真：仿真分析：首先需哟产生一个高斯白噪声，利用Matlab设计出产生一个低通滤波器，让高斯白噪声通过低通滤波器，从而获得视频噪声，利用产生的视频噪声，分别代入噪声调幅干扰的时域表达式，由此画出噪声调幅干扰的时域波形。再带人噪声调相干扰的时域表达式，分别画出其时域波形。
