雷達信號環(huán)境的一體化模擬方法探討

周楚雄

摘 要：本文通過對信號環(huán)境下雷達類裝備的研究，以滿足雷達裝備在復雜電磁環(huán)境中的應用需求。在以信號相干特征為劃分依據(jù)，對信號環(huán)境進行分類，據(jù)此提出一體化雷達信號模擬方案，并對其中的難點和技術做了簡要論述，以期為實驗雷達類裝備在復雜電磁環(huán)境適應性研究方面提供方法支持。

關鍵詞：信號環(huán)境；復雜電磁環(huán)境；電磁環(huán)境模擬

中圖分類號：TN971 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0204-01

目前，在利用四類模擬器——環(huán)境雜波模擬器、目標回撥模擬器、干擾信號模擬器、背景信號模擬器——對雷達系統(tǒng)進行測試的過程中，發(fā)現(xiàn)了大量的問題。細究起因，發(fā)現(xiàn)在對四環(huán)境要素（目標回波、環(huán)境雜波、北京信號、干擾信號）進行進行分解時，主要考慮的信號來源，但是這幾個要素之間具有一些共性，致使在評估時無法把發(fā)現(xiàn)的問題精準的歸入四類環(huán)境影響要素中。比如干擾信號模擬器的遮蓋性干擾特征就與背景信號模擬器類似，目標回波和環(huán)境雜波又與干擾性好模擬器的欺騙性干擾特征類似，幾種問題相互交合，難以歸類。

1 電磁環(huán)境分析

按雷達信號探測能動性分類，雷達分為主動探測雷達裝備和被動探測雷達裝備，以主動探測雷達為對象進行研究，信號一般分為兩種，其一是由雷達發(fā)射設備自身發(fā)出，然后被反射回來的主動搜尋信號，被視為有用的；其二是并不是雷達主動尋找的信號，“被進入搜尋目標”的信號總和，根據(jù)具體情況，這些信號被稱為雜波、噪聲或干擾。

對應的在衡量雷達功能效率時，就有了信雜比、信噪比、信干比三個物理指標。雷達裝備只是根據(jù)自身特性進行發(fā)射和接受信號，并不能分辨出有用與無用，但對于設計者來說是為了獲得“有用信號”，在后續(xù)處理中，設計者根據(jù)相關信號的能量大小選擇繼續(xù)探究還是丟棄。但是若從雷達類裝備角度考慮，信號當分為相干類與非相干類兩大類。相干類的特征是與雷達發(fā)射裝備直接相關的信號，而隨機的信號歸入非相干類。以此為前提，來提取探測過程中所需要的目標回波[1]。

2 一體化設計分析

雷達在實際工作過程中同時接到兩種信號，即相干類與非相干類，那么，信號環(huán)境模擬器的設計分為兩類，一類是相干類信號模擬器，一類是非相干類信號模擬器，共性是都有信號發(fā)射并伴有波形產(chǎn)生，區(qū)分在于信號特征參數(shù)。在具體設計模擬器時，硬件架構兩者應統(tǒng)一實現(xiàn)，在系統(tǒng)軟件操作界面體現(xiàn)不同點。

2.1 系統(tǒng)架構

一體化機構硬件系統(tǒng)主要包含三個部分天線集陣、射頻通道和信號處理機。軟件系統(tǒng)的功能主要實現(xiàn)對信號存儲和提取，輸出控制及數(shù)據(jù)庫等等。其中，硬件系統(tǒng)有四個輸入通道和六個輸出通道，各通道根據(jù)功能劃分為上中下，上面是為了產(chǎn)生非相干類干擾信號，如有源欺騙類信號，中間通道可用來產(chǎn)生雜波目標回波等相干類信號，下面是為了生成噪聲干擾等非相干類信號。

2.2 技術重點

實現(xiàn)以上描述的設計，需要突破以下幾項重點技術。硬件上，主要解決寬帶在接受和采集信號方面的技術，從雷達發(fā)射信號的頻譜特征、波形特征等列為重點實現(xiàn)對象。軟件上要突破數(shù)據(jù)處理技術，即把采集到的數(shù)據(jù)按模型庫做模塊化處理，然后按照參數(shù)特征做信號合成。

3 實現(xiàn)路徑難點分析

一體化系統(tǒng)是為了雷達類裝備更好的適應復雜電磁環(huán)境，有效的評估其適應能力，需要獲取重要參數(shù)指標，難點在于以下幾個方面，參數(shù)指標確定依據(jù)，實驗內(nèi)容如何設計，如何根據(jù)試驗內(nèi)容模擬定量環(huán)境要素，其中的關鍵點在于參數(shù)指標的設定。確定可靠的參數(shù)指標的困難在于這些數(shù)值雖然與多種物理量相關性強，但是卻并不是一一對應的關系，以至于沒有辦法納入現(xiàn)有的函數(shù)關系中，主要依賴工作人員的經(jīng)驗性認知。在相干類信號環(huán)境中，信號間的差異和不同點是考慮重點，比如，目標回波信號在位置、速度和數(shù)量等信息特征上與欺騙類信號不同，而信號的特征事實上包含了信號的反映內(nèi)容，那么信號特征差異也就意味著信息的差異。對于非相干類信號環(huán)境，相同能量值對應各種頻帶和到達角，即函數(shù)關系的差異化。即便這三個參數(shù)一致，能量值與脈沖仍然不是一一對應的。所以，問題可以表述為如何設定參數(shù)的區(qū)間值，而不是固定值。

在具體實現(xiàn)路徑上，依據(jù)本文對信號的劃分，可以試用一種新的做法。首先統(tǒng)一測驗相干類信號，把特征相似的信號與目標回波歸類為“相似類信號”，繼而劃分取值區(qū)域，為復雜電磁環(huán)境中雷達適應能力的重要參考。也就是說，如果“相似類信號”值越大，說明雷達適應能力越弱，反之，說明雷達裝備的適應性比較強。其次，用相同的做法對非相干類信號統(tǒng)一測驗，在該類信號與雷達運行過程具有相關性的基礎上，根據(jù)顯示非相干類信號與目標回波關系的數(shù)據(jù)稱為“相關強度比”，繼而確定取值區(qū)域，作為衡量雷達裝備適應復雜電磁環(huán)境能力的另一個指標。雷達若在“相關強度比”高值域正常工作，說明適應性強，反之，說明適應能力差。

另外，在整體控制上，相干類與非相干類信號之間的比例關系確定，然后可以對現(xiàn)實場景進行分布和時序控制等方面是又一個難點。

筆者通過對信號的重新分類，在此基礎上提出一體化設計構想，以滿足雷達類裝備更好的適應復雜電磁環(huán)境，在提出相關技術難點的同時，也討論了解決的思路和路徑，僅作為進一步研究復雜電磁環(huán)境適應性的參考。

參考文獻

[1]蔣立正，孟新，劉洪亮，等.某雷達信號環(huán)境模擬器雜波模擬方法研究[J].計算機仿真，2007，24（12）：295-299.