赵珊珊;张林让;李强;刘洁怡
【摘 要】作为一种重要的欺骗干扰样式，转发式干扰通过对雷达发射信号存储转发，形成的距离欺骗假目标在空间上是分散的。而分布式多站雷达进行空间配准时，会将未分布于一个空间分辨单元内的假目标剔除，使之失去干扰效果。因此，有必要研究转发式干扰对分布式多站雷达的干扰能力。该文在多站雷达中各雷达站相距不远的条件下，从空间分辨单元的物理含义入手，导出了多站雷达在一定空间分辨率下，转发式干扰能对其进行有效干扰的条件。当干扰机位于远场区域时，证明了相同时延产生的假目标必然可对多站雷达实现有效欺骗；当干扰机位于近场区域时，推导出有效干扰的欺骗距离范围，通过控制转发延迟量，可保证对多站雷达的欺骗效果。该结论对多站雷达的干扰和抗干扰均具有重要的指导意义。%As an effective category of deception jamming, repeater jamminggenerates range false targets appearing dispersedly by modulating and retransmitting intercepted radar signals. However, distributed multiple-radar system will reject the false targets overstep a space resolution cell automatically in spatial registratio n. Therefore, it is necessary to discuss the ability of repeater jamming on multiple-radar system. When the distance between different stations is not far, this paper derives the effective jamming condition. When the jammer locates in the far field, it is theoretically proved that the false targets generating by the same delays can always deceive the multiple-radar system. When the jammer locates in the near field, it can also deceive the multiple-radar system by adjusting the time delay. The effective range of time delay is derived. The obtained conclusion is a good guidance for both the jamming and anti-jamming of multiple-radar systems.
【期刊名称】《电子与信息学报》锵锵三人行2008
【年(卷),期】2017(039)001
可信百科
【总页数】6页(P138-143)
【关键词】分布式多站雷达;空间分辨单元;转发式欺骗干扰;最大欺骗距离
【作 者】赵珊珊;张林让;李强;刘洁怡上海电视大学浦东分校
【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071;西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071;西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071;西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071
【正文语种】中 文
【中图分类】TN974
转发式干扰是实施欺骗干扰的一种重要干扰样式，一般利用数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)[6]对截获的干扰信号进行快速存储、调制和转发，对雷达进行距离欺骗。其可在真实目标附近产生多个电子假目标，从而迷惑和扰乱雷达对真实目标的检测和跟踪，对于没有分辨能力的雷达，将把假目标作为真实目标来处理，严重消耗雷达系统资源，甚至造成雷达检测、跟踪和识别等处理系统的过载。此外，转发式干扰可产生密集假目标干扰[7]和距离波门拖引干扰等，也会严重降低雷达对真实目标的检测和跟踪性能。
杜尔凯姆
然而，随着对分布式多站雷达体制研究的深入，研究者们发现，对单站雷达体制中干扰效
果明显的转发式干扰，对这种新体制雷达的干扰能力十分有限。分布式多站雷达利用空间分开布置的多部雷达对目标进行协同探测，通过正交发射和匹配接收，得到多个发射-接收通道对的回波信号，再利用信号级融合算法完成后续的信号与数据处理，以改善单站雷达对目标的检测概率[11,12]、参数估计性能[13]和协同抗干扰能力。多基地雷达系统[8]和分布式MIMO雷达[9,10]都是分布式多站雷达的典型例子，它们在进行信号级融合前，必须经过空间配准，即将不同接收站中对应于同一个空间分辨单元(Space Resolution Cell, SRC)的数据进行对齐。由于各接收站是分开布置的，且常常采用窄波束接收，则转发式欺骗干扰产生的假目标一般分布在干扰机与各接收站连线的延长线上，这将导致转发式干扰在不同接收站产生的假目标是“分散”的，若假目标的分散程度超过一个SRC，则其将在空间配准过程中被自动剔除，这正是转发式干扰对分布式多站雷达干扰效率低下的根本原因所在。
考虑到时间对齐和相位对齐的复杂性，多站雷达在实际布站时，不同接收站相距并不会很远，一般在几公里以内，此时，转发式欺骗干扰产生的假目标“分散”程度不大，仍有可能在一个SRC中形成假目标，对多站雷达形成有效欺骗。因此，本文拟从理论上分析转发式干扰对分布式多站雷达的干扰能力。首先介绍了分布式多站雷达的工作流程，并建立了多亚西尔阿拉法特
站雷达下转发式干扰信号模型，理论推导了转发式干扰产生假目标在同一个SRC中，即对多站雷达形成欺骗的条件，证明了当干扰机位于远场区域时，转发式干扰必可对分布式多站雷达进行有效欺骗，当干扰机位于近场区域时，通过控制转发时延量的最大值，也可对其成功实施欺骗干扰。
M个发射站和N个接收站组成分布式多站雷达，其进行目标探测的示意图如图1所示。各发射站的发射信号相互正交，设第m个发射站的发射信号为, ，则,, 表示取共轭。各接收站接收到目标回波信号后，通过一个由各发射信号组成的匹配滤波器组，利用发射信号的正交性，可以得到共MN个发射-接收信道的目标信号，其中，发射站m至接收站n组成的信道称之为信道mn，其目标回波信号记为, 。
分布式多站雷达在进行联合处理前，需要进行时间对齐和空间对准，时间对齐只要根据多站雷达统一时间基准进行对齐即可，多站雷达处理空间对准的方法是利用网格搜索的方式，网格搜索的单位是多站雷达的空间分辨单元SRC，定义为各信道中距离分辨单元的重叠区域[8]。以一个发射站和2个接收站组成的多站雷达为例，其空间分辨单元如图2所示，该多站雷达共有两个信道组成，每个信道对应一个双基雷达，其距离分辨单元即为相邻两
个等距离环中间的区域，因此，图2中的多站雷达的空间分辨单元为两部双基雷达等距离环的交叉区域，如图中的阴影区域所示，从图中可以看到空间分辨单元呈扁长状的，说明多站雷达的径向分辨率远大于与其横向分辨率。此外，图2中给出了两个不同空间位置的分辨单元，可以看到两接收站的空间探测夹角越小，横向分辨率变得更差，空间分辨单元变得更加扁长。
多站雷达进行空间搜索，并进行目标检测和参数估计的过程描述如下：
(1)按照空间分辨单元SRC，将各信道覆盖的空间区域进行划分；
(2)对每一个空间分辨单元，将所有信道在该分辨单元的信号幅度联合起来，组成其回波信号向量；
(3)利用回波信号向量对各空间分辨单元进行联合检测，即判断空间分辨单元中是否存在目标，一般利用非相参积累检测器[10]；
(4)若空间分辨单元中存在目标，则可以利用联合参数估计的方法对目标进行精确定位，甚至估算得到目标速度矢量。
设多站雷达中各接收站采用窄波束接收，转发式干扰通过对截获的雷达信号进行延迟转发，可以在干扰机与接收站连线的延长线上产生距离欺骗假目标，由于其产生的假目标分布在干扰机与接收站连线上，其空间分散特性是由接收站的空间分置带来的。因此，为了简化分析过程，以由一个发射站，两个接收站组成的分布式多站雷达为例，说明转发式欺骗干扰对多站雷达的欺骗能力，如图3所示。
以接收站1为坐标原点建立图3中的直角坐标系，接收站2的坐标为(L,0)，一个转发式干扰机存在于点C，坐标为，延时转发时间对应的欺骗距离大小为，在各接收站相距不远的情况下，在接收站中产生的假目标距干扰机的距离近似为，则接收站1和接收站2中的产生的假目标如图3中A点和B点所示。
分布式多站雷达被欺骗的条件是不同接收站产生的假目标在一个空间分辨单元中，等效于图3中点A和点B存在一个空间分辨单元内。根据分辨单元定义可以得到，若下面两个不等式氢的同位素
均成立，则多站雷达会被转发式干扰欺骗。其中，为第n个接收站的距离分辨率，n=1, 2。设干扰机距第n个接收站的距离为，根据余弦定理可以得到
由于三角形两边之和大于第三边，可得
根据式(1)，从以下两个方面分析转发式干扰对多站雷达的欺骗能力：(1)当干扰机位于多站雷达远场区域时，通过理论证明转发式干扰必然可以对多站雷达进行有效欺骗；(2)当干扰机位于多站雷达近场区域时，转发延迟量需要满足一定条件，以保证干扰产生的假目标存在于同一个空间分辨单元内。
根据式(2)~式(5)，对式(1)进行化简：
当且仅当，即转发式干扰机位于X轴上时，式(6)中的等号成立。此外，当时，被乘数, 收敛于极限值，即
同理可以得到
当且仅当成立，即转发式干扰机位于X轴上时，式(6)中的等号成立。此外，当时，被乘数，收敛于极限值，即
式(6)–式(9)证明了点A和点B距两个接收站的距离差均存在极限值，下面利用仿真实验进行
验证。仿真参数为：L=1 km，干扰机位置坐标(10,30) km。计算得到两极限值分别为：m, m。在不同欺骗距离的情况下，仿真得到和的变化情况，如图4所示。可以看到，两个距离差均随着的增加而不断变大，并趋近于它们的极限值。
根据式(1)，若式(10)的两个条件成立，
即两个极限值均不超过两接收站的距离分辨率时，任意相同时延产生的假目标均存在于同一个空间分辨单元内，此时，多站雷达一定会被转发式干扰所欺骗。根据式(7)和式(9)可知两个极限值和由以下两个因素决定：(1)两接收站之间的距离L；(2)干扰机的位置坐标。设L=1 km，干扰机位于 km的区域范围内，则和随干扰机位置情况的分布结果如图5所示，当L=1.5 km时，相同条件的仿真结果如图6所示。
从图5中可以看到，和在大部分区域下均小于10 m，尤其是在远场区域。若两接收站的距离分辨单元均大于10 m，则只要干扰机在图5(a)和图5(b)中10 m等高线以外区域的交集区域，对多站雷达实施转发式干扰，则必会对其干扰成功。因此，我们可以得到，干扰机在等高线以外的区域时，任意转发延时量均可以对多站雷达进行有效欺骗。对比图5，两接收站增大的距离导致图6中相同数值等高线所围区域明显变大。因此，当两接收站距离不断变
大，或其距离分辨率提高时，为保证任意时延均可欺骗多站雷达，干扰机可存在的区域将逐渐变小。
当干扰机在等高线以内区域，即多站雷达近场区域时，两假目标距第n个接收站的距离差的极限值大于其距离分辨单元，即式(10)不再成立。但是，根据图4可以看到，两假目标距接收站的距离差与欺骗距离成正比，因此，通过控制欺骗干扰的最大转发延迟量，仍可保证产生的假目标存在于同一个空间分辨单元内，对多站雷达实施有效欺骗。下面，在的情况下，推导出可对多站雷达进行有效欺骗的最大欺骗距离。
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