多功能相控阵雷达信号环境分析与识别研究

多功能相控阵雷达信号环境分析与识别研究

田晓迪 李亚秋 周雷 孙墨祺

陕西黄河集团有限公司 陕西西安 710043

摘要：文章将针对相控阵雷达的特点进行阐述，在理论层面分析相控阵雷达识别的几种路径，在工程应用层面对识别相控阵雷达信号需要的相关条件展开研究。

关键词：多功能相控阵雷达；信号环境分析；识别研究

相控阵雷达具有很多特点，与普通雷达最主要的区别就是相控阵雷达天线波束形成以及扫描形式有着一定的灵活性以及多变性，使得相控阵雷达提供相应的功能，能够完成更多任务，若运用多波束形成做到多个目标同时追踪，通过时间分割原理能够做到边搜索边追踪的目标，还能够通过相控阵雷达分布状况把相控阵天线设置子阵多路并行让多个雷达可以同时进行工作。

1. 相控阵雷达的特点

1. 抗干扰能力强

因为相控阵雷达有着较大信号带宽能力，同时具备捷变频以及频率分集性能，让敌方不能对其展开全频段的干扰，相控阵雷达天线波束形成具有灵活性以及多变性，另外能够让信号能量进行合理分配，有效提升雷达抗干扰性能。运用低截获概率技术（LPI），能够减少对方接收仪器截获情况，让其很难做到精准分析信号。

2. 反应迅速

和以往雷达有所区别，相控阵雷达无需转换天线方位，因此在硬件设备方面，可以对相控阵雷达反应速率造成影响唯有计算机掌控信号的时间以及数字式移相器转变时间。数字波束形成通过计算机所实现，另外数字式移相器具有很短的转换时间，让雷达迅速反应，通常在几微秒内完成。

3. 信号多变性

相控阵雷达信号波形往往类型很多，运用相应的信号脉冲宽度、瞬时带宽、重复频率、编码方式以及脉冲串长度形成，根据雷达性能以及工作模式选用相应的组合。

2. 相控阵雷达信号识别的几种路径

1. 数据率转变识别

数据率是指在1秒内对随时间转变的数据展开采样的频次，单位是次/s。相控阵雷达按照相应的功能，目标的距离、重要性以及风险级别等，运用相应的数据率。按照数据率转变对相控阵雷达信号进行辨识。在相控雷达对远程目标搜索过程中，需要较长的重复周期，较大的信号能量，在单位时间掌握的数据不多，数据率不高，此时可通过时间分割原理，在较长的周期中添加多个短重复周期、小信号能量的波形进行较近目标的搜索，因此近距离与远距离对比而言，数据率更高。在相控阵雷达在搜索时探测到疑似目标，在确定过程中，雷达会进入中断搜索的情况，在此波束提高天线波束停留时长，开展下一次的照射，雷达按照实际情况，选用相应的重照频次明确目标，往往运用短时采样间隔时间，重复照射频次基本在2到4次^[1]。在相控阵雷达搜索重点目标或区域过程中，为提升探照能量，可适当提高此方位的天线波束停留时长，对其发射相应的充分周期信号，进行聚集能量模式。

2. 雷达多波束形式转换识别

多波束形成是相控阵雷达的关键技术优势之一，此外，相控阵雷达能够调整各方位追踪目标信号辐射能量，如此让其工作模式更具多元化。相控阵雷达为扩充搜索范围，提升对数据率的搜索，通过时间分割原理，能够在同个重复周期中，构成众多的发射波束，有序向各个方位发射信号搜索，此种多波束形式能够在一个周期当中把搜索空域有效扩充，进而减少搜索时长，提升数据率的搜索^[2]。相控阵雷达在追踪情况下，能够按照跟踪目标数量、距离以及风险级别等，完成各个追踪目标信号波形，之后在最长重复周期跟踪目标信号波形内，进行多个发射波束，有序向各个方位发射信号对其余级别目标追踪。运用调解在各个波束区域的信号脉冲宽度尺寸以及重复周期时间与信号带宽尺寸，科学分配多波束信号能量，同时达到各个追踪目标的数据率需求。

3. 脉幅变化识别

因为普通雷达天线波束宽度不会由于扫描角而受到影响，所以天线方向图会调制接收仪器截获脉冲串幅度，另外由于天线转速因素，脉冲间幅度具有一定的区别，和以往雷达对比而言，相控阵雷达最明显的特点就在于天线固定，不用转动方位，运用电磁波干预转变探测方位，天线扫描没有惯性，波束方位转变更具灵活性，可是在一个波束方位同个脉冲串脉幅往往不会出现转变，在不同波束方位脉冲幅度具有很多的区别。

3. 具备条件

1. 雷达专家识别系统

此系统是储存庞大信号数据特性的资源库，为分选以及识别信号给予一定的支持，能够智能化通过资源库内的专业经验对未知雷达信号进行识别，辨识雷达工作体系，能够大大提升雷达型号辨识准度，特别是针对数据不足、多变性的相控阵雷达信号。即便相控阵雷达信号灵活多变，可是在脉冲宽度而言，其重点是通过多个脉冲宽度构成，或是在信号带宽而言，重点是固定多个脉冲带宽构成。经过专家系统的相关经验，把数据事后分析的相应雷达信号归类储存到资源库中，可以更快的帮助识别信号。

2. 信号脉内特征

脉内特征是雷达独有特性，此种特点的稳定性以及独特性的就像人类指纹，独一无二。对于各种繁琐信号模式的相控阵雷达信号，只运用以往的五个类型的参数，即DOA/CF/PW/TOA/PA已无法实现分选以及识别雷达信号。相控阵雷达大时宽乘积脉冲信号运用十分广泛，通常存在很多的带宽，掌握信号的细小特性针对识别信号种类非常关键，可以大大提升相控阵雷达信号识别的精准性

^[3]。

3. 脉幅测量能力

相控阵雷达天线波束具有灵活性，针对帧收仪器来讲，截获信号存在主瓣以及副瓣的区别，也就是脉幅具有一定的变化，所以脉幅也能够作为辨识相控阵信号参数标准。

结束语：

综上所述，相控阵雷达信号特性直接影响分选信号缺少相应的数据样本，摒弃相控阵雷达总体工作当中具有较长的连续时间，以往信号分选以及识别系统难以迅速在概率方面开展分析，所以难以识别，因此唯有整合多项采集的信息辨识相控阵雷达信号。第一，要掌握相控阵雷达信号特征同时对其进行分析，然后可以通过专家辨识系统，运用相应的经验，探寻多方面的信息，可以有效辅助信号的识别。另外还能够通过可视化设备进行分析，在数据样本缺乏或是数据丢失过程中，对数据进行可视化，能够借助人工分析有效解决相应的问题。

参考文献：

1. 基于GPU的多功能相控阵雷达信号处理及实现[D]. 西安电子科技大学, 2018.

2. 赵俊阳, 刘湘伟, 杨刚. 高精度相控阵预警雷达信号建模与干扰方法研究[J]. 舰船电子对抗, 2018, 041(001):37-41.

3. 欧阳帆. 低空目标探测相控阵雷达回波模拟方法的研究与实现[D]. 电子科技大学, 2016.