CN109031282A - 一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统 - Google Patents

Abstract

一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，电子侦察和雷达探测共用一幅由数个天线单元构成的平面相控阵阵列，共享均匀模拟信道化下变频接收和数字信道化信号重构，以脉冲重复频率，控制收发开关进行雷达探测脉冲信号的发射及雷达探测回波和电子侦察信号的接收。通过双重自适应数字干扰对消，保证雷达信号处理单元和电子侦察信号处理单元均获得纯净无污染信号输入，实现对合作式雷达探测回波及非合作式电子侦察信号的统一接收处理。本发明实现了雷达探测和电子侦察两种功能共享孔径、共享射频通道、同时工作，提高了对非合作目标的侦察截获概率，避免了雷达探测回波和电子侦察信号的相互干扰，提高了目标综合定位精度，使得一体化天线和通道得到最大高效利用，提升了系统的整体性能。

Description

一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统

技术领域

本发明涉及一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，适用于侦干探通导多功能一体化载荷实现，属于雷达通信电子战一体化实现领域。

背景技术

在未来的信息化战争中，面对复杂多变的电磁威胁环境，单一的电子装备或多种装备的简单叠加已不能满足需要。武器装备功能复合化将成为现代装备发展的必然趋势和主流方向。复合化探测将有源探测(雷达探测)与无源探测(电子侦察)有机地结合起来，可极大改善探测定位的精度，并防止敌方电磁静默时的目标信息中断。有源/无源协同探测可以从各自不同侧面提取目标特征信息，更有利于分析、识别威胁，其主要优点包括：可以从根本上消除虚警，更准确、可靠地估计警戒空域内威胁目标数量，准确确定目标位置。两种传感器可以相互支持、相互提示，从而在同样的时间内更全面地获取信息，可以在复杂战场环境中互相取长补短，提高系统反侦察、抗干扰、抗恶劣环境影响能力，可以大大提高系统反应速度，缩短反应时间，确保战术需要。

常规的雷达探测、电子侦察均由独立设备组成，软硬件资源由设备单独使用，条块分割界限明显，资源调度使用受限。采用多幅频段有交叠的天线覆盖广域频段，从而造成复杂的电磁兼容问题。电子设备的增加不但要消耗大量能源，占据更多空间，使得平台有效载荷减少，而且削弱了平台的机动能力，增加了目标反射面积，降低了现代电磁环境中的抗干扰能力和现代武器装备系统的作战效能。现存的雷达探测和电子侦察一体化设备，通常是对一块相控阵天线阵面作分割，每个子阵面对应不同的功能，射频接收通道相互独立。雷达探测和电子侦察一般不能同时工作，为了避免相互干扰，通常采用分时工作模式。因为同时工作会导致以下问题：当雷达探测工作时，一般发射功率非常强的脉冲信号，雷达信号会泄漏至旁边的侦察子阵，电子侦察的接收信号一般都比较微弱，直接导致电子侦察接收设备的干信比(雷达探测泄漏的强信号为干扰信号)极高，使得侦察处理性能损失极大，严重时甚至导致侦察功能彻底失效。同样，雷达探测信号经过远距离的双程衰减后，到达雷达接收机的回波信号一般非常弱，电子侦察接收信号强度会高于雷达回波信号，使得雷达检测性能下降，如果侦收到非合作方的远程预警雷达信号，则侦收信号强度远高于雷达探测回波信号，导致雷达探测功能彻底失效。然而，分时工作又会导致以下问题：电子侦察瞬时监视范围一般在数百～数千平方公里，获取的目标定位精度一般在几公里～几十公里量级；而雷达探测的瞬时成像范围一般在几十公里的量级，图像分辨率一般在米级，定位精度一般在百米量级。两种功能不能同时工作，当雷达探测工作，电子侦察不工作时，导致目标截获概率下降，形成监视盲区；当电子侦察工作，雷达探测不工作时，虽然保证了截获概率，但降低了目标定位精度，降低了系统工作效能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，完成雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收处理，实现雷达探测和电子侦察功能的同时工作，既保证了目标截获概率，也提高了目标定位精度，提升了系统的工作效能。

本发明的技术解决方案是：一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，包括平面相控阵阵列、一体化接收通道、信号分离及纯化单元、雷达信号处理单元、电子侦察信号处理单元和多源信息融合处理单元；

平面相控阵阵列包括多个天线单元，使用全阵面进行雷达探测脉冲信号的发射，全阵面进行雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收，平面相控阵阵列上设置有收发开关；在雷达探测脉冲信号持续期间，通过收发开关关闭一体化接收通道；在雷达探测脉冲信号占空期间，通过收发开关开启一体化接收通道；

一体化接收通道开启时，接收雷达探测回波和电子侦察的混合信号，将其下变频为多个均匀数字子带，输出给信号分离及纯化单元；

信号分离及纯化单元将雷达探测回波和电子侦察信号分离，并对分离后的信号进行纯化处理，将纯化后的电子侦察信号输出给电子侦察信号处理单元，将纯化后的雷达探测回波信号输出给雷达信号处理单元；

电子侦察信号处理单元根据电子侦察信号获取目标辐射源电磁特征信息，据此判定辐射源类型、型号以及目标的粗略位置信息，输出给多源信息融合处理单元；雷达信号处理单元根据雷达探测回波信号获取目标的高精度位置信息、目标几何形状信息以及较为模糊的身份信息，输出给多源信息融合处理单元；

多源信息融合处理单元根据获得的信息进行目标关联，实现目标精确定位、高分辨率成像及目标身份属性识别。

一体化接收通道将雷达探测回波和电子侦察混合信号下变频为多个均匀数字子带的方法如下：

一体化接收通道前端对混合信号进行均匀模拟信道化，然后将其下变频为多路中等带宽统一中频的模拟信号，经过模数转换后，后端对其进行数字信道化处理，得到若干均匀数字子带。

信号分离及纯化单元将雷达探测回波和电子侦察信号分离的方法如下：

(3.1)根据雷达探测脉冲信号频率及带宽信息，确定雷达探测回波信号分布的数字子带，将上述数字子带信号直接合并输出，得到雷达探测回波信号；

(3.2)通过双门限能量检测技术来判断电子侦察信号所处的数字子带位置；

(3.3)基于数字信道化原型滤波器，设计综合滤波器组，重构电子侦察信号。

信号分离及纯化单元对分离后的电子侦察信号进行纯化处理的方法如下：

(4.1)设计数字对消自适应滤波器A，所述数字对消自适应滤波器A采用最小均方误差LMS自适应滤波算法实现；

(4.2)将雷达探测脉冲信号作为参考信号，采用自适应数字对消方法，通过迭代计算，调整数字对消自适应滤波器A的系数，控制雷达探测脉冲信号的时延和幅度，使其与电子侦察信号中混合的雷达探测回波信号等幅反相；

(4.3)数字对消自适应滤波器A输出的误差信号e(n)即为去除雷达探测回波信号的纯净电子侦察信号。

信号分离及纯化单元对分离后的雷达探测回波信号进行纯化处理的方法如下：

(5.1)设计数字对消自适应滤波器B，所述数字对消自适应滤波器B采用最小均方误差LMS自适应滤波算法实现；

(5.2)将纯化后的电子侦察信号作为参考信号，采用自适应数字对消方法，通过迭代计算，调整数字对消自适应滤波器B的系数，使其与雷达探测回波信号中混合的电子侦察信号等幅反相；

(5.3)数字对消自适应滤波器B输出的误差信号e'(n)即为去除电子侦察信号后的纯净雷达探测回波信号。

所述平面相控阵阵列还包括功分合路单元，在发射状态下,所述功分合路单元将馈入到平面相控阵阵列的雷达探测脉冲信号分路，分发给各个天线单元向外辐射；在接收状态下，所述功分合路单元将天线单元接收的雷达探测回波和电子侦察信号在射频上合成一路，输出给一体化接收通道。

本发明与现有技术相比的优点在于：

现存的雷达探测和电子侦察一体化设备，通常是对一块相控阵天线阵面作分割，每个子阵面对应不同的功能，射频接收通道相互独立，雷达探测和电子侦察功能一般不能同时工作，为了避免相互干扰，通常采用分时工作模式。本发明中，电子侦察和雷达探测共用一幅平面相控阵阵列、共享均匀模拟信道化下变频接收和数字信道化信号重构，以脉冲重复频率，控制收发开关进行雷达探测脉冲信号的发射、雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收。并设计了双重自适应数字干扰对消，保证了雷达信号处理单元和电子侦察信号处理单元均获得纯净无污染信号输入，实现对雷达探测回波和电子侦察信号的统一处理。本发明在保证高截获概率无探测盲区的同时，避免了电子侦察和雷达探测功能的相互干扰，提高了目标综合定位精度，使得一体化平面相控阵阵列和一体化接收通道得到最大高效利用，实现了电子侦察和雷达探测的同时工作，提升了系统的整体性能。

附图说明

图1是电子侦察和雷达探测同时工作的系统原理框图；

图2是电子侦察和雷达探测同时工作模式图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提出了一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统。电子侦察和雷达探测共用一幅由多个超宽带宽角扫描天线单元构成的平面相控阵阵列，共享均匀模拟信道化下变频接收和数字信道化信号重构，以雷达探测脉冲信号的脉冲重复频率，控制收发开关进行雷达探测脉冲信号的发射及雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收。并设计了双重自适应数字干扰对消，保证了雷达信号处理单元和电子侦察信号处理单元均获得纯净无污染信号输入，实现对合作式雷达探测回波信号及非合作式电子侦察信号的统一处理。本发明实现了雷达探测和电子侦察两种功能共享孔径、共享射频通道、且同时工作的模式，提高了对非合作目标的侦察截获概率，避免了电子侦察信号和雷达探测回波信号的相互干扰，提高了目标综合定位精度，使得一体化平面相控阵阵列和一体化接收通道得到最大高效利用，提升了系统的整体性能。

如图1所示，本发明包括平面相控阵阵列、一体化接收通道、信号分离及纯化单元、雷达信号处理单元、电子侦察信号处理单元和多源信息融合处理单元。平面相控阵阵列为雷达探测和电子侦察一体化发射和接收阵列，由m×n个尺寸为a×a的天线单元构成，m、n均为大于等于1的正整数，a为大于0的实数。使用全阵面进行雷达探测脉冲信号的发射，全阵面进行雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收。平面相控阵阵列上设置有收发开关；在雷达探测脉冲信号持续期间，通过收发开关关闭一体化接收通道；在雷达探测脉冲信号占空期间，通过收发开关开启一体化接收通道。一体化接收通道接收雷达探测回波和电子侦察混合信号，将其下变频为多个均匀数字子带，输出给信号分离及纯化单元。如图2所示为电子侦察和雷达探测同时工作的模式图。

平面相控阵阵列还包括功分合路单元，在发射状态下,功分合路单元将馈入到平面相控阵阵列的雷达探测脉冲信号分路，分发给各个天线单元向外辐射；在接收状态下，功分合路单元将天线单元接收的雷达探测回波和电子侦察信号在射频上合成一路，输出给一体化接收通道。

信号分离及纯化单元将雷达探测回波和电子侦察信号分离，并对分离后的信号进行纯化处理，将纯化后的电子侦察信号输出给电子侦察信号处理单元，将纯化后的雷达探测回波信号输出给雷达信号处理单元。电子侦察信号处理单元根据电子侦察信号获取目标辐射源电磁特征信息，据此判定辐射源类型、型号以及目标的粗略位置信息，输出给多源信息融合处理单元；雷达信号处理单元根据雷达探测回波信号获取目标的高精度位置信息、目标几何形状信息以及较为模糊的身份信息，输出给多源信息融合处理单元。多源信息融合处理单元，根据获得的信息进行目标关联，实现目标精确定位、高分辨率成像及目标身份属性识别。

实施例：

平面相控阵阵列由6×6个尺寸为0.0953m×0.0953m的天线单元构成，工作频段为2～10GHz，构成尺寸为0.5718m×0.5718m的雷达探测和电子侦察一体化发射和接收阵列。

使用全阵面进行雷达探测脉冲信号的发射，全阵面进行雷达探测回波和电子侦察信号(分布在2～10GHz之间，频率未知，带宽未知)的统一接收，平面相控阵阵列中的功分合路单元将36个天线单元接收的雷达探测回波和电子侦察信号在射频上合成一路，输出给一体化接收通道。

设定雷达探测工作在X波段(8.55GHz)条带成像模式，发射信号带宽1.5GHz，脉冲重复频率1023Hz，脉冲重复周期977μs，脉冲宽度74μs，占空比7.5％。使用收发开关来控制雷达探测脉冲信号的发射和接收，在每个脉冲重复周期，在雷达探测脉冲信号持续74μs时间段，通过收发开关关闭一体化接收通道；在每个脉冲占空的903μs时间段内，通过收发开关开启一体化接收通道。以每秒1023次切换频率，周期性地选通收发开关来控制雷达探测脉冲信号的发射和雷达探测回波及电子侦察信号的统一接收；

一体化接收通道接收7.8～9.3GHz的雷达探测回波和3.5～3.9GHz、6～6.2GHz、8～8.3GHz电子侦察信号构成的混合信号，前端对混合信号进行均匀模拟信道化，将平面相控阵阵列输出的2～10GHz射频信号，下变频为8路带宽为1GHz、中心频率为1.5GHz的模拟信号。对于每一路1.5±0.5GHz模拟中频信号，A/D采集后，经3级数字信道化后，划分成1600个带宽为5MHz的均匀数字子带。雷达探测脉冲信号带宽已知为1.5GHz，对编号为1161至1460数字子带直接合并输出雷达探测回波信号；通过双门限能量检测技术，判断电子侦察信号分别占据编号为301至380子带、801至840子带、1201至1260子带，基于数字信道化原型滤波器，设计综合滤波器组重构电子侦察信号。

数字重构后的电子侦察信号中，8～8.3GHz包含雷达探测回波信号，设计数字对消自适应滤波器A，调用存储在数字存储器中的雷达探测脉冲信号作为参考信号，采用最小均方误差LMS自适应滤波算法(数字对消自适应滤波器A初始权值设置为全0，阶数设为50阶，步长μ＝0.01)，对重构出的电子侦察数字信号进行自适应迭代滤波，不断调整数字对消自适应滤波器A的系数，控制雷达探测脉冲信号的时延和幅度，使其与重构出的电子侦察数字信号中混合的雷达探测回波信号等幅反相，对消后的输出信号仅包含电子侦察信号。

设计数字对消自适应滤波器B，将纯化后的电子侦察信号作为参考信号，以同样的自适应滤波方法和参数配置，调整数字对消自适应滤波器B的系数，使其与雷达探测回波信号中混合的电子侦察信号等幅反相，使得混杂在雷达探测回波中的电子侦察信号被滤除。

经过上述处理，雷达信号处理单元和电子侦察信号处理单元均获得纯净信号输入，电子侦察信号处理单元根据电子侦察信号获取目标辐射源电磁特征信息，据此判定辐射源类型及型号以及目标的粗略位置信息，输出给多源信息融合处理单元。雷达信号处理单元根据雷达探测回波信号获取目标的高精度位置信息、目标几何形状信息以及较为模糊的身份信息，输出给多源信息融合处理单元。多源信息融合处理单元，根据获得的信息进行目标关联，实现对目标的高精度定位、高分辨成像及身份属性识别。

本实施例仅仅是本发明的一种具体实现方式，可根据功能指标要求，选择不同频段的平面相控阵阵列，增大或者减少阵面，动态调整均匀模拟信道化带宽、中频、数字信道化子带带宽，及后端自适应数字对消技术的参数配置，使得系统功能达到整体最优。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：包括平面相控阵阵列、一体化接收通道、信号分离及纯化单元、雷达信号处理单元、电子侦察信号处理单元和多源信息融合处理单元；

平面相控阵阵列包括多个天线单元，使用全阵面进行雷达探测脉冲信号的发射，全阵面进行雷达探测回波和电子侦察信号的统一接收，平面相控阵阵列上设置有收发开关；在雷达探测脉冲信号持续期间，通过收发开关关闭一体化接收通道；在雷达探测脉冲信号占空期间，通过收发开关开启一体化接收通道；

一体化接收通道开启时，接收雷达探测回波和电子侦察的混合信号，将其下变频为多个均匀数字子带，输出给信号分离及纯化单元；

信号分离及纯化单元将雷达探测回波和电子侦察信号分离，并对分离后的信号进行纯化处理，将纯化后的电子侦察信号输出给电子侦察信号处理单元，将纯化后的雷达探测回波信号输出给雷达信号处理单元；

电子侦察信号处理单元根据电子侦察信号获取目标辐射源电磁特征信息，据此判定辐射源类型、型号以及目标的粗略位置信息，输出给多源信息融合处理单元；雷达信号处理单元根据雷达探测回波信号获取目标的高精度位置信息、目标几何形状信息以及较为模糊的身份信息，输出给多源信息融合处理单元；

多源信息融合处理单元根据获得的信息进行目标关联，实现目标精确定位、高分辨率成像及目标身份属性识别。

2.根据权利要求1所述的一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：一体化接收通道将雷达探测回波和电子侦察混合信号下变频为多个均匀数字子带的方法如下：

一体化接收通道前端对混合信号进行均匀模拟信道化，然后将其下变频为多路中等带宽统一中频的模拟信号，经过模数转换后，后端对其进行数字信道化处理，得到若干均匀数字子带。

3.根据权利要求1所述的一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：信号分离及纯化单元将雷达探测回波和电子侦察信号分离的方法如下：

(3.1)根据雷达探测脉冲信号频率及带宽信息，确定雷达探测回波信号分布的数字子带，将上述数字子带信号直接合并输出，得到雷达探测回波信号；

(3.2)通过双门限能量检测技术来判断电子侦察信号所处的数字子带位置；

(3.3)基于数字信道化原型滤波器，设计综合滤波器组，重构电子侦察信号。

4.根据权利要求1所述的一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：信号分离及纯化单元对分离后的电子侦察信号进行纯化处理的方法如下：

(4.1)设计数字对消自适应滤波器A，所述数字对消自适应滤波器A采用最小均方误差LMS自适应滤波算法实现；

(4.2)将雷达探测脉冲信号作为参考信号，采用自适应数字对消方法，通过迭代计算，调整数字对消自适应滤波器A的系数，控制雷达探测脉冲信号的时延和幅度，使其与电子侦察信号中混合的雷达探测回波信号等幅反相；

(4.3)数字对消自适应滤波器A输出的误差信号e(n)即为去除雷达探测回波信号的纯净电子侦察信号。

5.根据权利要求1所述的一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：信号分离及纯化单元对分离后的雷达探测回波信号进行纯化处理的方法如下：

(5.1)设计数字对消自适应滤波器B，所述数字对消自适应滤波器B采用最小均方误差LMS自适应滤波算法实现；

(5.2)将纯化后的电子侦察信号作为参考信号，采用自适应数字对消方法，通过迭代计算，调整数字对消自适应滤波器B的系数，使其与雷达探测回波信号中混合的电子侦察信号等幅反相；

(5.3)数字对消自适应滤波器B输出的误差信号e'(n)即为去除电子侦察信号后的纯净雷达探测回波信号。

6.根据权利要求1所述的一种电子侦察和雷达探测同时工作的系统，其特征在于：所述平面相控阵阵列还包括功分合路单元，在发射状态下,所述功分合路单元将馈入到平面相控阵阵列的雷达探测脉冲信号分路，分发给各个天线单元向外辐射；在接收状态下，所述功分合路单元将天线单元接收的雷达探测回波和电子侦察信号在射频上合成一路，输出给一体化接收通道。