压制干扰信号发射功率估计方法与流程

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种在电子对抗应用中用于压制干扰的信号发射功率的精确估计方法。

背景技术：

在电子对抗过程中，用干扰机干扰对方跟踪、制导雷达，降低对方雷达制导武器的作战效能，夺取并保持局部信息优势已成为当前对抗双方夺取主动权的关键。有源压制性干扰作为电子对抗过程中最为简单且常用的干扰方式之一，能否实施有源压制性干扰对信息对抗行动中己方对抗的主动权及支援行动都具有重要的影响。如今针对雷达有源压制性干扰的识别绝大多数利用信号功率的大小进行判别，若压制干扰发射的信号功率过大，则容易暴露目标而遭受攻击；而当干扰功率大于最小压制干扰功率时，可发射的多余能量又会形成不必要的能源消耗，而且容易对己方电子设备产生影响。因此对压制干扰的发射功率进行精确控制成为有源压制干扰能否有效实施的基础和保障，故干扰功率的精确估计对雷达有源压制性干扰的实现具有重要的意义。

传统的压制式干扰的信号发射功率估算方法，主要考虑的是在自由空间条件下，根据压制干扰有效条件，估算干扰机有效干扰时的发射功率。但该过程并未考虑地面(海面)及其传播介质对雷达电波在空间传播的影响，这会使干扰功率的计算产生较大误差，甚至可能在该条件下计算出的干扰功率无法达到预期的压制效果，从而影响己方作战态势。而且雷达很少工作在近似自由空间的条件下，绝大多数实际工作的雷达都会受到地面(海面)及其传播介质的影响，因此，信号传播的路径损耗是在干扰功率的精确估计中必须考虑的实际问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种应用于电子干扰对抗中的可以精确估计压制干扰信号的发射功率的方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

压制干扰信号发射功率估计方法，包括以下步骤：雷达波束指向目标，雷达发射机发射雷达信号，

雷达信号的发射功率估计步骤；侦察机截获雷达信号，估计雷达信号的发射功率pt：

式中的pr为侦察机接收的信号功率，rr为侦察机与雷达间的距离，fpr为雷达信号在雷达与侦察机之间空间传播时的传播因子，gt(θr)为侦察机侦查雷达信号时雷达天线的方向增益，gr为侦察机天线增益，λ为雷达信号波长；

目标回波功率估计步骤；雷达接收机接收目标回波，估计目标回波功率prs：

式中的pt为雷达信号的发射功率，gt为雷达天线对准目标时的天线增益，σ为目标的雷达截面积，rt为雷达与目标间的距离，fpt为雷达信号在雷达与目标之间空间传播时的传播因子；

雷达接收机接收的干扰信号功率范围估计步骤；产生期望干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率prj的范围为：

其中，kj为雷达接收机输入端有效干扰的压制系数，prs为目标回波功率，δfj为干扰信号带宽，δfr为雷达接收机带宽，pn为雷达接收机内部热噪声功率，m为干扰机识别系数；

干扰机发射的干扰信号的发射功率估计步骤；根据雷达接收机接收的干扰信号功率范围估计干扰信号的发射功率：

其中，rj为干扰机与雷达间的距离，fpj为干扰信号在干扰机与雷达之间空间传播时的传播因子，gj为干扰机发射干扰信号时天线对准雷达的干扰天线增益，gt(θj)为雷达接收干扰信号时的雷达天线增益，γj为干扰信号与雷达信号的极化失配损失系数。

更具体的，雷达信号在雷达与侦察机之间空间传播时的传播因子式中的ar为雷达信号在侦察机与雷达之间空间传播时的路径损耗。

更具体的，雷达信号在雷达与目标之间空间传播时的传播因子式中的at为信号在雷达与目标之间空间传播的路径损耗。

更具体的，干扰信号在干扰机与雷达之间的空间传播时的传播因子式中的aj为信号在干扰机与雷达之间空间传播的路径损耗。

更具体的，产生有效干扰时，雷达接收机接收的干扰信号功率prj的最小值为则干扰机发射的干扰信号功率pj的最小值为：

由以上技术方案可知，本发明在估计用于压制干扰的信号的发射功率时，将雷达信号传播的路径损耗加以考虑，利用侦察机截获雷达信号，精确估计雷达发射信号功率；再利用雷达发射信号功率及目标参数，精确估计雷达接收的目标回波功率；然后根据雷达接收的目标回波功率，推导出有效压制干扰所需的干扰功率范围；最后根据所估计的有效压制干扰所需的干扰功率范围，选择合理的干扰发射功率。本发明能够实现对压制干扰信号发射功率的精确估计，可应用于航空电子对抗力量中，采取远程支援干扰方式，对敌地面远程预警雷达实施有源压制干扰，以掩护我方实施突防的场景，也可应用于其它压制干扰对抗领域。

附图说明

图1为雷达干扰空间示意图。

图2为本发明方法的流程图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了精确地估计压制干扰信号的发射功率，避免不必要的能源浪费，同时降低过高的干扰信号功率对己方电子设备产生的不必要影响，本发明在估计信号发射功率时加入信号传播的路径损耗这一影响因素，下面结合图1和图2，以单基地雷达为例，对本发明的方法进行详细说明。

本发明方法的步骤如下：雷达波束指向目标，雷达发射机发射雷达信号，

s100、雷达信号的发射功率估计步骤；侦察机截获雷达信号，估计雷达发射机发射雷达信号的发射功率pt；

式中的λ为雷达信号波长，pr为侦察机接收的信号功率，rr为侦察机与雷达间的距离，fpr为雷达信号在雷达与侦察机之间空间传播时的传播因子，gr为侦察机天线增益，gt(θr)为侦察机侦查雷达信号时雷达天线的方向增益，θr为雷达天线在侦察机方向上的偏角；

其中，雷达信号波长λ、侦察机接收的信号功率pr、侦察机与雷达间的距离rr可通过侦察机截获的雷达信号获得；fpr根据雷达与侦察机之间信号传播的环境计算：ar为信号在侦察机与雷达之间空间传播时的路径损耗，ar的值为环境复合衰减与自由空间传输损耗之和，单位为db；

s200、目标回波功率估计步骤；雷达接收机接收目标回波，估计雷达接收机处的目标回波功率prs；

式中的pt为雷达信号的发射功率，rt为雷达与目标间的距离，gt为雷达天线对准目标时的天线增益，σ为目标的雷达截面积，fpt为雷达信号在雷达与目标之间空间传播时的传播因子，fpt根据雷达与目标之间信号传播的环境计算：at为信号在雷达与目标之间空间传播的路径损耗；在目标回波功率的计算中需考虑信号传播的双程衰减，表示雷达发射的信号到达目标后经目标反射又传播至雷达的双程信号衰减；

根据雷达信号的发射功率pt，目标回波功率prs可进一步表示为：

s300、雷达接收机接收的干扰信号功率prj估计步骤；

按照期望产生的干扰信号的设定参数，根据有效压制干扰条件，结合带宽因素的影响，计算产生期望干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率prj的范围，即产生期望干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率prj需满足的条件：

其中，kj为雷达接收机输入端有效干扰的压制系数，δfj为干扰信号带宽，δfr为雷达接收机带宽，prs为目标回波功率，pn为雷达接收机内部热噪声功率，m为干扰机识别系数；

干扰信号实现有效干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率prj的范围可进一步表示为：

即，产生有效干扰时，雷达接收机接收的干扰信号功率的最小值

s400、干扰机发射的干扰信号的发射功率pj估计步骤；

其中，rj为干扰机与雷达间的距离，fpj为干扰信号在干扰机与雷达之间空间传播时的传播因子，gj为干扰机发射干扰信号时天线对准雷达的干扰天线增益，gt(θj)为雷达接收干扰信号时的雷达天线增益，θj为雷达天线在干扰机方向上的偏角，γj为干扰信号与雷达信号的极化失配损失系数，通常干扰信号为圆极化，雷达天线为线极化，γj＝0.5；fpj根据干扰机与雷达之间信号传播的空间环境计算，aj为信号在干扰机与雷达之间空间传播的路径损耗。

根据步骤s300得到的雷达接收机接收的干扰信号功率prj的范围，干扰机发射的干扰信号功率pj的最小值pjmin可进一步表示为：即当干扰机发射的干扰信号的功率大于pjmin时即可以实现有效干扰。

由干扰不等式所反映出的干扰机、雷达和目标三者之间的空间能量关系可知：

(1)压制大功率雷达所需干扰功率大，对于雷达来说，增大等效雷达功率ptgt可以提高其抗干扰能力；对于干扰来说，增大等效干扰功率pjgj可以提高对雷达压制的有效性；

(2)被掩护的目标有效反射面积σ在较大范围内变化时，所需的有效干扰功率pj随σ增大而增大；而σ在较小范围内变化时，所需的有效干扰功率pj不变，这是由于雷达接收机接收的干扰功率至少要大于雷达接收机内部噪声功率一定倍数，即prj≥mpn；

(3)实施旁瓣干扰时，雷达天线在干扰机方向上的偏角θj较大，雷达在干扰机方向的天线增益gt(θj)较小，此时所需的等效干扰功率pjgj较大；

(4)实施主瓣干扰时，雷达天线在干扰机方向上的偏角θj较小，雷达在干扰机方向的天线增益gt(θj)较大，此时所需的等效干扰功率pjgj较小；所以从节省功率的角度看，干扰机配置在目标上更有利；

(5)压制系数kj越大，所需的等效干扰功率pjgj越大；

(6)利用二分法可计算出雷达最小压制距离rjpmin，根据公式prj/prs≥0可计算出雷达最大暴露距离riemax，在暴露区中，雷达探测距离rt小于riemax，干扰不能遮盖住目标回波，从而使目标暴露在外，易被敌方雷达侦察；在干扰模糊区中，riemax≤rt≤rjpmin，考虑干扰模糊区的真实存在，会使干扰暴露区的估算范围明显减小，可避免对干扰机功率需求的过度提高，以造成不必要的能量浪费；在压制区中，rt≥rjpmin，敌方雷达接收到的干扰信号能够遮盖住目标回波信号，从而使目标不易被敌方雷达发现，起到保护己方目标的作用。

由于信号在传播路径上的损耗与信号传播距离有关，可采用二分法、迭代法、牛顿法等数学方法计算最小压制距离及最大显示距离。

本发明通过考虑环境因素对信号空间传播的衰减，并将这种衰减反映到信号发射功率的估计过程中的传播因子上，进而可以更精确地得到在有效干扰条件下用于压制干扰的干扰机发射信号功率。本发明的干扰信号发射功率估计过程中考虑了路径损耗，相对于未考虑路径损耗的情况，雷达有效压制区范围扩大，干扰暴露区和干扰模糊区范围都相应减小，说明路径损耗对干扰模糊区的影响不可忽略。由于本发明考虑了环境因素对雷达信号空间传播的影响，使干扰功率的估算更加精确，同时增加了传播因子的计算，使得产生的干扰信号精度更高，更逼真，在提高干扰信号功率精度的同时，也提高了干扰效果和干扰成功概率。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。