探讨雷达制导武器极化识别干扰仿真试验方法

摘 要：利用目标与干扰极化特征，可有效提升雷达制导武器系统的抗干扰性能；仿真目标与干扰极化特征，是检验其辨识与干扰性能的重要途径。本文从极化雷达探测模式出发，通过在环仿真实验中建立极化雷达目标与干扰回波模型，对极化雷达散射截面进行建模，并对其进行计算与分析。目标与干扰极化特征两个方面进行研究，提出目标与干扰极化的调制方法，搭建实验平台，开展极化雷达目标与干扰模拟的实验研究。

关键词：雷达制导武器；极化识别；干扰；仿真

随着雷达干扰手段的不断发展，在时间、频率和空间范围内，目标与干扰波形均具有较高的相似性，而极化雷达制导武器则充分挖掘了目标与干扰在极化域的差异性，能够有效抵抗各种主、被动干扰，极大地提升了雷达的抗干扰性能。针对极化雷达采用定极化、变极化等手段检测目标及干扰，利用极化滤波、极化增强和极化抑制等手段提取目标及干扰的极化特征，针对极化雷达极化信息提取、处理与利用需在硬件在环仿真实验中进行验证，为此，将针对极化雷达的极化信息提取、处理与利用进行模拟实验，实现对目标与干扰回波的极化特征的模拟，为极化雷达的仿真与验证奠定基础。

1.雷达制导武器极化识别

1.1基本原理及衡量标准

导弹的目标辨识，就是根据不同的雷达目标特征，对其进行检测、增强、滤波和分类、分析、消除各类干扰，并从中抽取出要打击的对象，从而使导弹能够精确地指明所要捕获的目标。当前，世界上大多数国家对其进行了系统的研究，其理论基础是利用其对目标的振幅、相位、频移、波形和极化等特性，来获取对其进行有效的探测和定位。根据不同的信号处理方法，末制导雷达目标识别技术主要分两大类：第一类是基于特征量表征的目标识别方法，其主要研究内容为：利用特征向量对物体进行表达，并依据模式识别中的相似度和相关性测度，对物体进行类别判别。第二类是基于成像的目标识别方法，它的主要研究对象是利用不同的影像来对物体的特征进行归类。在此基础上，还可以采用一种新的方式来描述对象。

雷达目标识别方法的优劣有两个衡量标准：一是它的有效性，也就是抽取出的对象特性是否能够在理想的对象类别中实现一致性，以及对象类别之间的差异；二是它的可靠性，就是所抽取的对象特性或加工过程对物体的位姿变化不灵敏或能自动调整，其所采用的算法对多种干扰因素的抵抗能力如何。

1.2雷达制导武器识别技术

（1）雷达精测识别。精细目标探测辨识是指通过高精度的毫米波/激光雷达，通过对其尺寸、路径等的准确检测，将其与已有的地物特性数据库中的相关参量进行匹配、对比，从而实现对地物的一维、二维地物定位，并与相关的统计学模型相融合，实现地物的自动辨识。比如，长达001以上、高达201以上的目标被视为岛岸目标而不是船只，大回波区域较小的是反射体，航母上最大的是航母，最小的是驱逐舰，这使得该导弹具有了对岛岸背景、反射体、有源假目标的鉴别以及对编队目标的选择性打击等功能。

（2）极化技术识别。目标极化特性是表征目标电磁散射波向量属性的一个关键参数，其在复杂环境下的应用具有广阔的应用前景。针对各类型目标的偏振特性差异，构建基于不同偏振特性的极化特性数据库，实现对各类型目标偏振特性的有效区分，剔除掉岛岸背景、波浪杂波和箔条云等多种干扰对象，并对其进行识别，最终实现对目标的有效捕获。

2.极化雷达目标和干扰回波模型

2.1雷达目标识别的具体内容

雷达目标识别的方法有：自然背景识别，干扰背景识别，舰船类型识别等。天然本底的辨识，主要是从海面、海岛、海岸等天然环境中分辨出攻击目标，防止被导弹捕获到岛屿、海岸、海浪等，造成误判，这是最基本的辨识功能。在此基础上，利用各种技术方法，对被测船只进行主动或被动的干扰进行剔除，从而在复杂的环境中找到所要攻击的目标物。通过对捕获的多艘船舶的船舶进行类型重新辨识和尺寸的重新辨识，并结合实际的环境中的干扰背景，选取特定的目标进行识别。研究成果可从根源上破解防空反导系统的抗干扰难题，为防空反导系统的有效打击提供有效手段，并为防空反导系统的作战效能提供有效保障。

2.2雷达目标和干扰极化特性测量原理

偏振检测是实现雷达对偏振信息进行有效处理的前提与基础，同时为在实验室内进行偏振特征仿真提供了重要的理论支持。针对雷达目标与干扰偏振的观测模式可划分为分时偏振与同步偏振两种。分时偏振探测方法是利用“正交极化信号的交替发送，以及在同一时间内对目标与干扰回波进行正交化处理”的工作方式。在水平和垂直极化基上，采用不同水平和垂直偏振的方式发射出不同水平和垂直偏振的激光脉冲，两条垂直偏振信道同步接收回波。而同步偏振探测则是利用“两个方向上的偏振同步发出，而两个方向上的互相垂直偏振”的工作方式。因为时分偏振检测仅需一条线路，所以可以大大减少发送线路的设计和开发费用，因而被普遍采用。同步偏振检测是指将多个不同的信号码进行相参迭后产生的一束光，而每一束光分别与一种偏振信号相对应。在接收端，通过码序列间的正交特性，将具有不同偏振特性的向量回波进行分离，从而获得目标与干扰的完备偏振信息。针对运动目标与干扰，采用分时极化观测方法，可获得其极化散射矩阵。然而，两个激发光的间隔存在较大的时滞，使得获得完备的偏振信息非常困难。

3.仿真验证及结果分析

通常，雷达目标与干扰的散射特征取决于目标与干扰的散射中心特征，短时偏振程度较大，且与所发电磁波的极化模式有关。在半物理模拟实验中，针对固定偏振态的雷达，假设其极化特征和干扰特征也是固定的。在有源雷达硬件在环仿真实验中，利用软件对所设计的目标及干扰的极化特征进行了设计；回波仿真系统通过对有源雷达反馈的信号进行仿真，仿真出有源目标与干扰回波的距离、多普勒特性；雷达回波模拟器将目标与干扰回波经功率分配器传送到偏振调制系统，该偏振调制系统接收由雷达导引头发出的偏振模式同步信号，并根据预先设定的相应偏振特征进行信号调制；通过馈源系统将调制后的信号发送到天线阵。基于线偏振信号的调制机理和幅度和相位控制方法，对微波暗室中的雷达偏振识别干扰进行了模拟实验。采用双偏振天线将雷达偏振识别干扰模拟系统所产生的线极化信号发送到阵列天线末端，再由一台偏振雷达接收到。偏振信号按线偏振模式进行调制，偏振幅度角度从0°~90°不等。

结束语：

综上所述，针对雷达制导武器的极化识别干扰模拟实验的研究。研究了极化雷达的各种观测方法，建立了目标与干扰之间的数学模型，揭示了不同类型、不同干扰条件下极化散射截面的差异。研究极化特征调控算法，实现对目标与干扰极化特征的调控。搭建射频消音室内的目标与干扰极化特征模拟实验，开展雷达制导武器极化识别干扰模拟实验研究。实验结果表明，通过精确控制极化特征，可以有效提高雷达制导武器对目标的识别能力，同时降低干扰信号的影响。在模拟实验中，通过调整极化角度和相位差，成功地模拟了不同极化状态下的目标和干扰信号。实验数据表明，当极化角度和相位差调整到理想状态时，目标的极化散射截面与干扰信号的极化散射截面差异最大，从而使得目标识别更为清晰。

参考文献

[1] 王文斐。基于信息融合的雷达/红外复合制导目标跟踪方法研究[J].哈尔滨工业大学,2021(05):125-127.

[2] 刘义.对抗条件下被动雷达制导技术及效能评估方法研究[J].国防科学技术大学,2020(04):129-133.