CN107422312B - 欺骗干扰信号发射功率估计方法 - Google Patents

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Abstract

欺骗干扰信号发射功率估计方法，包括以下步骤：雷达波束指向真目标，雷达发射机发射雷达信号，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；设置用于实现欺骗干扰效果的假目标，估计雷达接收机接收的假目标处的真实目标的回波功率；估计产生有效干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率；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。本发明方法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欺骗干扰的干扰机发射信号功率。

Description

欺骗干扰信号发射功率估计方法
技术领域
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欺骗干扰的信号的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。作为对对方雷达实施电子进攻重要手段之一的欺骗性雷达干扰，能否有效实施电子欺骗干扰对信息对抗行动中己方的主动权及支援行动都具有重要的影响。如今针对有源欺骗干扰的识别只能利用信号功率的大小进行判别，还未见有效的欺骗干扰识别方法，因此对欺骗干扰的发射功率进行精确控制成为有源欺骗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欺骗性干扰的实现具有重要的意义。
传统的欺骗式干扰信号的功率估计没有定性的推算公式，而是主要考虑自由空间条件下，根据己方设定的假目标信息来大概估计干扰机发射的干扰功率；且估算过程中并未考虑地面(海面)及其传播介质对雷达信号在空间传播的影响，这会使干扰功率的计算产生较大误差，甚至有可能在该条件下计算得到的干扰功率无法达到预期的欺骗效果，从而影响已方作战态势。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，因此要实现对信号干扰功率的精确估计需考虑信号传播路径损耗的影响。
发明内容
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欺骗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：
欺骗干扰信号发射功率估计方法，包括以下步骤：雷达波束指向真目标，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，估计雷达发射机发射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)为侦察机侦察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；
真目标的回波功率估计步骤；设置用于实现欺骗干扰效果的假目标，估计雷达接收机接收的假目标处的真实目标的回波功率Prs；
式中的Pt为雷达信号的发射功率，Gt(θf)为雷达探测假目标时的天线增益，σ为假目标的雷达截面积，Rt为雷达与假目标间的距离，Fpt为雷达信号在雷达与假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估计步骤；产生有效干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率Prj的范围为：
(1-a)·Prs≤Prj≤(1+a)·Prs，式中的a为波动因子；
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计算干扰信号的发射功率Pj：
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。
进一步的，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。
进一步的，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。
进一步的，干扰信号在干扰机与雷达之间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。
进一步的，产生有效干扰时，雷达接收机接收的干扰信号功率Prj范围为：则干扰机发射的干扰信号功率Pj的最小值Pjmin和最大值Pjmax分别为：
由以上技术方案可知，本发明方法在估计干扰信号发射功率时，考虑了雷达信号传播的路径损耗，将环境因素对信号空间传播的衰减反映到功率估计过程中的传播因子上，使干扰机发射的干扰信号功率更加精确，与现有方法相比，本发明不仅能够实现干扰功率更精确地估计，还能提高干扰效果及干扰成功概率，应用于欺骗干扰作战领域，可使制定的干扰计划更加精准，以达到所期望的欺骗干扰效果，从而提高干扰成功概率。
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。
图2为本发明方法的流程图，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：雷达波束指向真目标，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Pr为侦察机接收的信号功率，Rr为侦察机与雷达间的距离，λ为雷达信号波长，Gt(θr)为侦察机侦察雷达信号时雷达天线的方向增益，Gr为侦察机天线增益，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，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的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、真目标的回波功率估计步骤；设置用于实现欺骗干扰效果的假目标，根据假目标位置参数及雷达信号参数估计雷达接收机接收的假目标处的真实目标的回波功率Prs；
式中的Pt为雷达信号的发射功率，Gt(θf)为雷达探测假目标时的天线增益，θf为雷达天线对准真目标时假目标相对于雷达天线主瓣方向的偏角，σ为假目标的雷达截面积，Rt为雷达与假目标间的距离，Fpt为雷达信号在雷达与假目标之间空间传播时的传播因子，Fpt根据雷达与假目标之间信号传播的环境计算，即At为信号在雷达与假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假目标后经假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，真目标的回波功率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；根据有效欺骗干扰条件，估计产生有效干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率Prj范围：
(1-a)·Prs≤Prj≤(1+a)·Prs；
其中，a为波动因子，a为常数，一般为正，取值不超过0.1；波动因子a是当雷达接收的干扰信号功率Prj在真目标的回波功率Prs的基础上再上下波动Prs的a倍时，能使Prj满足实现雷达有效欺骗干扰的一个常数值；
根据真目标的回波功率Prs，雷达接收机接收的干扰信号功率Prj范围可进一步表示为：
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，干扰信号的发射功率Pj范围可进一步表示为：
即发射多大的干扰功率的信号可以获得期望的有效干扰满足的条件是：
根据以上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)欺骗大功率雷达所需欺骗干扰功率大，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，只有等效干扰功率PjGj处于一定范围内时才可达到有效欺骗；
(2)被掩护的目标有效反射面积越大，则要达到欺骗干扰效果的假定目标的雷达截面积σ越大，所需的干扰功率Pj也越大；
(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；
(5)雷达距干扰机距离Rj相对于雷达距假目标距离Rt较小时，达到有效欺骗干扰所需的干扰机发射干扰功率较小，当Rj相对于Rt较大时，达到有效欺骗干扰所需的干扰机发射功率较大。
相比于传统的欺骗干扰的发射功率估计方法，本发明给出了有效欺骗干扰的条件公式：1-a≤Prj/Prs≤1+a，相比于传统的欺骗干扰的发射功率估计方法，本发明考虑了环境因素对雷达电波空间传播的影响，使干扰功率的估算更加精确；由于新增了传播因子的计算，可使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。

Claims (5)

1.欺骗干扰信号发射功率估计方法，其特征在于，包括以下步骤：雷达波束指向真目标，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，估计雷达发射机发射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)为侦察机侦察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；
真目标的回波功率估计步骤；设置用于实现欺骗干扰效果的假目标，估计雷达接收机接收的假目标处的真实目标的回波功率Prs；
式中的Pt为雷达信号的发射功率，Gt(θf)为雷达探测假目标时的天线增益，σ为假目标的雷达截面积，Rt为雷达与假目标间的距离，Fpt为雷达信号在雷达与假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估计步骤；产生有效干扰时雷达接收机接收的干扰信号功率Prj的范围为：
(1-a)·Prs≤Prj≤(1+a)·Prs，式中的a为波动因子；
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计算干扰信号的发射功率Pj：
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。
2.如权利要求1所述的欺骗干扰信号发射功率估计方法，其特征在于：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。
3.如权利要求1所述的欺骗干扰信号发射功率估计方法，其特征在于：雷达信号在雷达与假目标之间空间传播时的传播因子式中的At为信号在雷达与假目标之间空间传播的路径损耗。
4.如权利要求1所述的欺骗干扰信号发射功率估计方法，其特征在于：干扰信号在干扰机与雷达之间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。
5.如权利要求1或2或3或4所述的欺骗干扰信号发射功率估计方法，其特征在于：产生有效干扰时，雷达接收机接收的干扰信号功率Prj范围为：则干扰机发射的干扰信号功率Pj的最小值Pjmin和最大值Pjmax分别为：
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