CN106842162A - 一种有源雷达对消隐身系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达有源对消隐身系统及方法，通过对系统探测到的雷达来波信号进行调幅调相生成一个对消波(场)，与目标散射场相干对消从而减弱雷达接收的目标真实回波，达到隐身目的；所述对消隐身系统安装在被保护目标上，包括侦收系统、计算机信息处理系统、目标散射数据库；侦收系统快速、准确地测量出入射雷达波的频率、相位、幅度、波形、极化形式和雷达的空间位置等,在计算机信息处理系统的控制下从目标散射数据库中提取出在该雷达波照射下平台的反射特性,从而通过计算机信息处理系统实时地自动产生具有合适强度、频率相位、极化和波形的附加电磁辐射,利用相干波的干涉效应,在雷达接收天线处抵消目标原有的回波,实现隐身效果。

Description

一种有源雷达对消隐身系统及方法

技术领域

本发明属于智能隐身技术领域，涉及一种有源对消隐身系统及方法，利用相干手段在目标上人为生成对消电磁波，与目标的散射场相抵消，从而减弱雷达接收到的目标真实回波，达到隐身目的。

背景技术

目标对电磁波的反射基于目标表面感应电流的二次辐射。根据电磁逆散射理论，若源的辐射场分布己知，反过来又可以得到散射体的特性和场源分布。而从目标对雷达的隐身看，往往只需雷达所在的一个小的立体角范围内实现电磁波对消，此时也只需给出这一特定区域的远区电磁场数值即可。根据雷达反射截面RCS的表达式

式中，为目标RCS的复数平方根；e_r为极化方向k为自由空间波数；E_s和E_i分别为回到接收点的反射电场矢量和入射电场矢量；r为目标离雷达的距离。可见，只要通过有源或无源的手段，降低投照到目标的信号强度，则从目标散射回雷达的信号强度相应地更弱了，从而减小了RCS。或者只降低目标散射回波也可以达到雷达散射截面缩减(RCSR)的目的。

基于现代微电子、数字阵列技术及计算机等技术的飞速发展应用，目标在不同方向的RCS数值可以精确地测到，而瞬态的雷达入射场也可以通过平台上的传感器精确测到。这样根据式(1)的定义，可推导出目标在雷达方向上的散射场，即

在雷达方向与散射场相干但相位相反的场总是可以产生出来的,因此,有源电磁波对消在理论和技术上都是可行的。实际有源隐身效果将取决于雷达信号参数测量精度和对消辐射源参数的控制精度以及实时性等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有源雷达对消隐身系统及方法，其能够降低甚至消除探测雷达接收到的被保护目标散射场，实现目标物体雷达隐身的目的。

所述有源雷达对消隐身系统包括信号侦收系统、计算机信息处理系统、目标散射数据库、对消波(场)发射天线。侦收系统用来快速准确地测量出入射雷达波的频率、相位、幅度、波形、极化形式和雷达的空间位置等；计算机信息处理系统用于对接收的雷达信号进行分析、目标散射数据库的RCS数据查找、相干对消波的生成与发射控制；目标散射数据库用于存储被保护目标对于不同参数的来波信号下的RCS值；对消波发射天线在计算机信息处理系统的控制下实时自动产生具有合适强度、频率相位、极化和波形的对消电磁场。

一种有源雷达对消隐身方法，具体包括以下步骤：

步骤1、侦收系统实时探测雷达来波信号，通过各项传感器快速准确地测量出入射雷达波的频率、相位、幅度、波形、极化形式和雷达的空间位置等；

步骤2、在计算机信息处理系统的控制下从目标散射数据库中提取出在该雷达波照射下被保护目标的反射特性，保证对消信号生成的实时性；

步骤3、在计算机信息处理系统的控制下，对消波发射天线实时地自动产生具有合适强度、频率相位、极化和波形的转发对消波，在雷达接收天线处抵消目标原有的回波。

本发明的有益效果是：

有源对消隐身具有作用波段宽、适用于任何被保护目标的优势。本发明采用离线计算的方法，预先建立目标散射数据库，解决了目标雷达散射界面计算量大、系统延时长、反应速度慢的问题。通过计算机信息处理系统的控制，可以实时调整对消波的参数使对方的雷达接收机始终处于合成方向图的零点，能适用于各种不同体制雷达的回波对消隐身。系统采用模块化组件，既减小了系统的体积，又提高了可靠性，具有使用维护方便、可扩展升级的优点，提高了对消隐身系统的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明中有源对消隐身系统及方法的原理结构图

图2是本发明中有源对消系统的结构设计框图

图3是本发明中转发式有源系统结构框图

具体实施方式

雷达天线接收到的雷达信号经侦察接收设备一路进入转发式有源系统中，一路进入数字信号处理与控制单元进行分析，获得该雷达相关信息，主要包括雷达辐射源方位、雷达信号的各种参数和雷达的工作状态。然后在预先存储于存储器中的目标散射数据库中查找到对应该雷达信号的目标回波信号参数，再通过比较调整电路将雷达信号调整到与该回波信号相一致，输出后进行多普勒频移调制，最后相干叠加噪声信号和杂波信号，经功率合成与波束形成网络和发射天线发射出去形成有源对消波。有源对消系统结构框图见图2。各个模块的功能与工作机制如下：

(1)侦察接收设备

用于侦察接收立体空间中的雷达信号。

(2)转发式有源系统

主要由数字射频存储器(DRFM)、数字移相器、数字衰减器、加法器和检波器组成。结构框图见图3。工作进程如下：DRFM将接收到的雷达信号储存并高精度的复制该信号；该信号经数字衰减器(幅度调整)、数字移相器(相位调整)后与数字信号处理与控制单元产生的波信号通过加法器相加，其和送检波器，检波后得到的直流电压经A/D转换接口送到数字信号处理与控制单元中，当检波器具有最小的输出值时，系统达到零平衡，此时数字信号处理与控制单元发送指令给转发式有源系统，将雷达信号传送到多普勒频移调制模块。

(3)存储器

主要用于存储数据库文件，包括目标回波数据库、杂波数据库和噪声数据库。假设雷达回波信号由三部分构成:目标回波信号、噪声信号和杂波信号。因此，雷达回波可理想化地描述为以下形式:

x(t)＝s(t)+n(t)+c(t)

式中s(t)表示目标回波信号；n(t)表示噪声信号；c(t)表示杂波信号。

1)目标回波数据库的建立。由于机载相控阵雷达对消波信号的计算量很大，甚至不能有流水线延迟，要实现实时计算极其困难，为此采用离线计算的方法，即预先获得目标的RCS值，建立目标散射数据库。目前的主要方法是采用近似RCS预测方法获得复杂目标的RCS值，预测与真实RCS的误差可以保证在几个分贝以内，最常用的近似方法有：几何光学法、物理光学法、衍射几何原理法、衍射物理原理法以及等效电流法。2)杂波和噪声信号数据库的建立。雷达系统的噪声通常是高斯分布的白噪声，因此可以采用蒙特卡洛方法模拟产生。

(4)数字信号处理与控制单元是有源对消系统的核心模块，主要用于对接收到的雷达信号进行分析；目标数据库的RCS数据查找；根据从目标数据库中查找到的对应该雷达的RCS数据生成波形发送至转发式有源系统与其内部波形进行比较相加；控制多普勒频移调制通道；在目标回波上相干叠加杂波和噪声信号，并控制功率合成与波束形成产生准确的对消波数字信号。

(5)多普勒频移调制

对转发式有源系统输出的信号进行多普勒频率的叠加，用来产生带有多普勒频移信息的雷达信号。带有多普勒频率的信号才是真实反映目标与照射雷达相对位置关系的信号。

(6)功率合成与波束形成

根据数字信号处理与控制单元的控制指令对信号进行功率分配，形成所需的数字波束，关闭接收通道，打开发射通道将该波束经发射天线发射出去。

Claims (3)

1.所述有源雷达对消隐身系统安装在被保护目标体上，包括信号侦收系统、计算机信息处理系统、目标散射数据库、对消波(场)发射天线；侦收系统用来快速准确地测量出入射雷达波的频率、相位、幅度、波形、极化形式和雷达的空间位置等；计算机信息处理系统用于对接收的雷达信号进行分析、目标散射数据库的RCS数据查找、相干对消波的生成与发射控制；目标散射数据库用于存储被保护目标对于不同参数的来波信号下的RCS值；对消波发射天线在计算机信息处理系统的控制下实时自动产生具有合适强度、频率相位、极化和波形的对消电磁场；利用相干波的干涉效应，对消电磁场与原目标雷达散射场得以部分甚至全部消除,实现隐身效果。

2.如权利要求1所述的有源雷达对消隐身系统，其特征在于，所述系统通过实时从目标散射数据库中提取出在该雷达波照射下平台的反射特性，由消波发射天线自动生成具有合适强度、频率相位、极化和波形的附加电磁辐射，在雷达接收天线处抵消目标原有的回波,实现隐身效果。

3.一种有源雷达对消隐身方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、侦收系统实时探测雷达来波信号，通过各项传感器快速准确地测量出入射雷达波的频率、相位、幅度、波形、极化形式和雷达的空间位置等；

步骤2、在计算机信息处理系统的控制下从目标散射数据库中提取出在该雷达波照射下被保护目标的反射特性，保证对消信号生成的实时性；

步骤3、在计算机信息处理系统的控制下，对消波发射天线实时地自动产生具有合适强度、频率相位、极化和波形的转发对消波，在雷达接收天线处抵消目标原有的回波。