莊敬敏,宋 杰,熊 偉,王中訓(xùn)

(1.煙臺(tái)大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005;2.海軍航空大學(xué),山東 煙臺(tái) 264001)

0 引言

隨著科技的不斷創(chuàng)新,電子戰(zhàn)變得愈發(fā)復(fù)雜,在這種場(chǎng)景下,傳統(tǒng)雷達(dá)對(duì)外發(fā)射信號(hào)容易被探測(cè)與跟蹤,同時(shí)隨著智能化電子干擾、超低空突防、反輻射導(dǎo)彈、目標(biāo)隱身等技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)面臨很大的挑戰(zhàn),為了對(duì)抗這些威脅,基于外輻射源的非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究,并取得了大量的應(yīng)用成果。

非合作雙基地雷達(dá)是無(wú)源雷達(dá)的一種,同時(shí)也是一種特殊的雙基地雷達(dá)。非合作雙基地雷達(dá)可以定義為利用現(xiàn)有信號(hào) (例如廣播、通信、無(wú)線電導(dǎo)航或雷達(dá)信號(hào)),通過(guò)探測(cè)目標(biāo)反射的回波信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)的雷達(dá)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)有源主動(dòng)雷達(dá)相比,非合作雙基地雷達(dá)具有如下獨(dú)特優(yōu)勢(shì):1) 低空覆蓋效果更佳;2) 目標(biāo)探測(cè)性能更為優(yōu)越;3) 安裝部署更為靈活;4) 組網(wǎng)探測(cè)投資更為低廉。利用第三方發(fā)射的信號(hào)作為機(jī)會(huì)照射源進(jìn)行被動(dòng)的目標(biāo)檢測(cè),避免了發(fā)射站的建設(shè)投資,同時(shí)進(jìn)一步提高了戰(zhàn)場(chǎng)的生存能力。

該雷達(dá)系統(tǒng)輻射源分為商業(yè)輻射源和雷達(dá)輻射源,其中商業(yè)輻射源包括廣播電視類輻射源(包括FM、DAB、DVB-T等),移動(dòng)通信類輻射源(包括Wi-Fi、GSM、LTE等),衛(wèi)星導(dǎo)航定位類輻射源(包括伽利略、GPS、北斗信號(hào)等)。據(jù)公開(kāi)文獻(xiàn)分析,該領(lǐng)域研究大多是基于商業(yè)輻射源,這些商業(yè)外輻射源信號(hào)一般不是專門為雷達(dá)信號(hào)處理設(shè)計(jì),普遍存在發(fā)射功率小、模糊函數(shù)旁瓣高等問(wèn)題。與商業(yè)輻射源相比,雷達(dá)輻射源探測(cè)距離更遠(yuǎn),探測(cè)范圍更廣且分辨率更高。雷達(dá)輻射源既可以選擇我方雷達(dá),也可以選擇敵方雷達(dá),亦或選擇中立方雷達(dá)輻射源。基于雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)在偵察能力、抗干擾能力、抗隱身能力、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力上有著極大的優(yōu)勢(shì),因此,研究基于雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)變得極為重要。

綜上所述,基于雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)既豐富了雙基地雷達(dá)類型,同時(shí)又提高了雷達(dá)的探測(cè)性能,但是由于收發(fā)裝置的特殊性和輻射源的非合作性,也為探測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)了不少技術(shù)難題。為了探究非合作無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工程中的實(shí)際需求,開(kāi)展了基于雷達(dá)輻射源的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究,并展望了未來(lái)該雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)80年代,Yamano和Lightfoot等人分別于1984年和1985年申請(qǐng)了非合作輻射源目標(biāo)探測(cè)相關(guān)專利[1-2]。20世紀(jì)90年代在美國(guó)IEEE雷達(dá)會(huì)議上,英國(guó) Racal 公司的Hawkins在其文章中公布了英國(guó)皇家海軍進(jìn)行的非合作目標(biāo)探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究[3],該實(shí)驗(yàn)利用遠(yuǎn)程交通管制雷達(dá)為外輻射源,成功探測(cè)到130 km以外的目標(biāo)。

2010年12月,日本三菱公司利用現(xiàn)有脈沖雷達(dá)進(jìn)行PBR信號(hào)處理,以機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)(ASR)為發(fā)射機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[4],該實(shí)驗(yàn)的幾何結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示。該實(shí)驗(yàn)在東京國(guó)際機(jī)場(chǎng)附近進(jìn)行,接收器位于東京國(guó)際機(jī)場(chǎng),距離ASR約12.5 km,實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是飛行軌跡距離接收器約3 km的離港飛機(jī)。圖1(b)顯示了比較結(jié)果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的PBR方法在雷達(dá)發(fā)射參數(shù)未知的情況下實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)信號(hào)處理。該方法能夠成功地估計(jì)未知發(fā)射參數(shù)并檢測(cè)出目標(biāo)。

圖1 日本三菱公司利用機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)為輻射源的目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

2012年華沙理工大學(xué)數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室利用主動(dòng)空中交通管制雷達(dá)作為輻射源,其配有機(jī)械掃描天線,在這種配置中,最大探測(cè)范圍可以擴(kuò)展,使用SBS-1作為接收機(jī),為了驗(yàn)證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,解碼來(lái)自飛機(jī)應(yīng)答器的S模式信號(hào),提供了觀測(cè)飛機(jī)的地面實(shí)況[5]。該實(shí)驗(yàn)成功檢測(cè)到了在華沙機(jī)場(chǎng)降落的航班。圖2(a)和圖2(b)顯示出了在不同時(shí)間間隔(連續(xù)發(fā)射機(jī)天線掃描)的匹配濾波之后獲得的結(jié)果。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)易于識(shí)別,但會(huì)出現(xiàn)地雜波的強(qiáng)烈反射。圖2(c)和圖2(d)顯示出了去除地雜波之后的結(jié)果?？罩心繕?biāo)在圖2(d)所示的最終結(jié)果中清晰可見(jiàn)。

圖2 華沙理工大學(xué)利用交通管制雷達(dá)為輻射源的目標(biāo)探測(cè)結(jié)果

搭車式雙基地雷達(dá)(HBR)作為一種低成本的補(bǔ)充,用以提高現(xiàn)有單基地雷達(dá)的靈敏度和覆蓋范圍。公開(kāi)文獻(xiàn)中提到的唯一作戰(zhàn)HBR可追溯到二戰(zhàn)時(shí)期德國(guó)的Klein Heidelberg[6],它是第一個(gè)真正用于戰(zhàn)場(chǎng)的雙基地雷達(dá),開(kāi)啟了世界上首部應(yīng)用型的外輻射源雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的先河。在此基礎(chǔ)上,2013年挪威學(xué)者Sindre Str?m?y 與FFI合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性HBR接收機(jī)[7],如圖3所示,利用遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)為外輻射源開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。利用真實(shí)數(shù)據(jù)估計(jì)雷達(dá)波形參數(shù)、PRF和掃描時(shí)間的方法,以改善目標(biāo)的同步技術(shù)和定位技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果在距離接收站100 km處探測(cè)到一架大型飛機(jī),并提出類似目標(biāo)的估計(jì)距離為180 km。

圖3 以遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)為外輻射源的非合作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2014年日本電子導(dǎo)航研究所(ENRI)開(kāi)始了無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)雷達(dá)作為常規(guī)初級(jí)監(jiān)視雷達(dá)(PSR)替代方案的可行性研究[8]。技術(shù)中最具代表性的系統(tǒng)是多基地一級(jí)監(jiān)視雷達(dá)(MSPSR),與當(dāng)前的PSR相比,該雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了更高的更新率和檢測(cè)率,在研究使用DVB-T和FM的被動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)的同時(shí),考慮使用被動(dòng)PSR系統(tǒng)來(lái)覆蓋常規(guī)PSR的陰影區(qū)域。圖4結(jié)果表明,在無(wú)源二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)無(wú)法進(jìn)行定位的情況下,無(wú)源PSR系統(tǒng)性能良好。

圖4 日本導(dǎo)航研究所非利用合作雷達(dá)輻射源的目標(biāo)探測(cè)結(jié)果

2014年新加坡南洋理工大學(xué)Chong Sze Sing 利用機(jī)會(huì)主義雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行被動(dòng)多基地檢測(cè)[9],一艘護(hù)衛(wèi)艦大小的軍艦充當(dāng)PMR接收機(jī),并檢測(cè)到了低雷達(dá)散射截面(RCS)目標(biāo),該系統(tǒng)可以對(duì)半徑范圍達(dá)30 km的目標(biāo)進(jìn)行被動(dòng)探測(cè),探測(cè)覆蓋率達(dá)到85%或更好。

2015年加利福尼亞州海軍研究院模擬了一個(gè)海上場(chǎng)景[10],如圖5所示,商船充當(dāng)多個(gè)非合作機(jī)會(huì)主義發(fā)射機(jī),而裝備電子戰(zhàn)(EW)和測(cè)向(DF)接收機(jī)的護(hù)衛(wèi)艦在PBR/PMR配置中扮演接收機(jī)的角色。目標(biāo)被認(rèn)為是通用的強(qiáng)大級(jí)護(hù)衛(wèi)艦,并開(kāi)發(fā)了一個(gè)Matlab模型來(lái)模擬工作環(huán)境和無(wú)源探測(cè)定位過(guò)程。探討了使用多對(duì)無(wú)源雙基地雷達(dá)(PBR)檢測(cè)低RCS目標(biāo)的可能解決方案。

圖5 加利福尼亞州海軍研究院的海上場(chǎng)景建模

2016年日本電子導(dǎo)航研究所提出使用光纖無(wú)線電(ROF)的新雷達(dá)系統(tǒng)概念[11]。該系統(tǒng)是基于無(wú)源雙基地雷達(dá)的光纖連接無(wú)源一次監(jiān)視雷達(dá)(OFC-PPSR)。如圖6所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果運(yùn)動(dòng)飛機(jī)在仙臺(tái)機(jī)場(chǎng)被OFC-PPSR雷達(dá)系統(tǒng)成功探測(cè)到。

圖6 仙臺(tái)機(jī)場(chǎng)光纖連接無(wú)源雷達(dá)實(shí)驗(yàn)

華盛頓大學(xué)G.V. PRATEEK等人在2017年提出了一種在雙基地?zé)o源極化雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)目標(biāo)的方法[12],首次考慮使用天氣監(jiān)視雷達(dá)作為輻射源進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè),在此之前,在無(wú)源雙基地雷達(dá)方面沒(méi)有研究過(guò)使用天氣雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。同時(shí)使用電磁矢量傳感器(EMV)作為接收器建立信號(hào)模型。在信號(hào)相關(guān)雜波存在的情況下,推出了一種適用于雙基地場(chǎng)景的GLRT檢測(cè)器,此方法對(duì)非均勻雜波具有很好的魯棒性,但是也有一定的局限性。

2015年,“忠誠(chéng)僚機(jī)”概念[13]被首次提出,“忠誠(chéng)僚機(jī)”屬于無(wú)人機(jī),可以與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn),從而發(fā)揮出其最大優(yōu)勢(shì)。2019年3月5日,美軍XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)在亞利桑那州尤馬武器試驗(yàn)場(chǎng)完成首次飛行,標(biāo)志著忠誠(chéng)僚機(jī)從有無(wú)到有,由理論變?yōu)閷?shí)踐?！芭渖瘛睙o(wú)人機(jī)采用簡(jiǎn)潔的機(jī)身設(shè)計(jì)(如圖7),體積小,載荷輕,因此不適合裝備較重,發(fā)射功率大的有源雷達(dá),而適合體積小重量輕的無(wú)源雷達(dá)設(shè)備。實(shí)施偵察時(shí),戰(zhàn)斗機(jī)的相控陣?yán)走_(dá)作為輻射源,“女武神”則把收到的回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后傳給戰(zhàn)斗機(jī)。截至2020年1月,XQ-58A無(wú)人機(jī)已完成四次飛行試驗(yàn),累計(jì)飛行5個(gè)多小時(shí),超過(guò)了飛行試驗(yàn)方案的原定目標(biāo)?！叭藱C(jī)協(xié)同”的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn),為了適應(yīng)更為復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境,還需要經(jīng)過(guò)不斷地改革與創(chuàng)新,才能在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮最佳實(shí)力。

圖7 XQ-58A“女武神”(Valkyrie)無(wú)人機(jī)

美國(guó)空軍積極發(fā)展“忠誠(chéng)僚機(jī)”構(gòu)想,正在推進(jìn)幾個(gè)項(xiàng)目的研究。早在2019年,波音公司以自己的“澳大利亞”ATS項(xiàng)目加入了美國(guó)空軍代號(hào)“天空博格人”的研究計(jì)劃。目的是研究“忠誠(chéng)僚機(jī)”領(lǐng)域的技術(shù)和解決方案。2020年5月5日,波音澳大利亞公司推出了首架空中力量編組系統(tǒng)(ATS)無(wú)人機(jī)。次年,ATS首次完成試驗(yàn)飛行。2022年3月21日,ATS的部分項(xiàng)目改稱為MQ-28,無(wú)人機(jī)也稱為“鬼蝙蝠”,這一無(wú)人機(jī)已經(jīng)展示了自主和集群能力。

2022年7月11日,洛馬公司“臭鼬工廠”總裁的約翰·克拉克表示由于其他公司研制的“忠實(shí)僚機(jī)”成本更高,負(fù)載更重,因此他們正在探索“一次性飛機(jī)”的研究。圖8是洛馬公司提出的F-35A與未來(lái)多種低成本無(wú)人機(jī)編組作戰(zhàn)概念想象圖。

圖8 洛馬公司提出的F-35A與未來(lái)多種低成本無(wú)人機(jī)編組作戰(zhàn)概念想象圖

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)在該領(lǐng)域研究開(kāi)展時(shí)間相對(duì)較晚,但是經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國(guó)對(duì)基于非合作雷達(dá)輻射源的雙基地雷達(dá)的研究也有了很多成果。

文獻(xiàn)[14]基于脈沖雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng),提出了一種迭代提高測(cè)量精度的方法,該方法在推導(dǎo)距離方法的基礎(chǔ)上,對(duì)定位精度進(jìn)行了分析。假設(shè)目標(biāo)是民用飛機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn),測(cè)試表明該方法取得了良好的效果。

文獻(xiàn)[15]研究了使用以脈沖雷達(dá)作為發(fā)射機(jī)的數(shù)字陣列無(wú)源雙基地雷達(dá) DA-PBR實(shí)現(xiàn)弱目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[16]還提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)桿數(shù)的PBR信號(hào)處理方法。該方法從直達(dá)波中估計(jì)參數(shù),并利用回波信號(hào)制作R-T圖來(lái)檢測(cè)目標(biāo)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),該方法能夠在90 km以上的距離范圍內(nèi)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤。圖9(a)描繪了6 min內(nèi)目標(biāo)的軌跡,雙基地距離為80～110 km。圖9(b)顯示了在另一個(gè)6 min內(nèi)接收到的信號(hào)的R-T圖,距離范圍為50～100 km。

圖9 利用非合作雷達(dá)輻射源的目標(biāo)探測(cè)結(jié)果

文獻(xiàn)[17]提出了一種利用非合作雷達(dá)作為輻射源的無(wú)源雙基地雷達(dá)(PBR)信號(hào)處理方法。該方法可以成功地應(yīng)用于目標(biāo)角度和雙基地測(cè)距。外場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是接收器周圍兩家航空公司的飛機(jī)。由于所提出的系統(tǒng)在沒(méi)有任何積分算法的情況下提供了遠(yuǎn)距離探測(cè)距離,該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃通過(guò)研究合適的積分方法來(lái)提高系統(tǒng)的探測(cè)距離。此外,為了獲得精確的目標(biāo)位置,將在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)中使用平面陣列。

文獻(xiàn)[18]以X波段 bridge-master海事雷達(dá)為非合作輻射源開(kāi)展了空中目標(biāo)探測(cè),并用ADS-B數(shù)據(jù)進(jìn)行了校驗(yàn);以L波段岸基海事雷達(dá)信號(hào)為輻射源,以進(jìn)出港口的船舶為目標(biāo)進(jìn)行了海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)[19]。

此外,文獻(xiàn)[20—24]均在非合作雙基地雷達(dá)領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究,并有了很多成果。

文獻(xiàn)[25]針對(duì)線性調(diào)頻雷達(dá),對(duì)其脈沖采取截取疊加與移頻調(diào)制干擾相結(jié)合方法,能夠獲得更好的假目標(biāo)干擾效果。高精度時(shí)差的提取是降低誤差的關(guān)鍵,對(duì)被動(dòng)雷達(dá)中時(shí)差定位技術(shù)的方法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),找出了一種最優(yōu)定位方法。

綜上所述,基于非合作雷達(dá)輻射源的雙基地雷達(dá)具有重要的理論研究和應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)不同發(fā)射源采取不同技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真和外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證,隨著科技的不斷進(jìn)步和工業(yè)化水平的不斷提高,以及各種輻射源種類和數(shù)目的涌現(xiàn),基于雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)探測(cè)技術(shù)會(huì)不斷地改革與完善,尤其是捷變頻相控陣?yán)走_(dá)為外輻射源的非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng)具有更好的探測(cè)性能和更佳的雷達(dá)分辨率。作為常規(guī)雷達(dá)的有力補(bǔ)充,基于雷達(dá)輻射源的非合作雙基地雷達(dá)的發(fā)展更能順應(yīng)電子戰(zhàn)更為復(fù)雜的環(huán)境中。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

非合作雙基地雷達(dá)與傳統(tǒng)有源主動(dòng)雷達(dá)的區(qū)別主要在兩方面:一方面在于雙基地雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)裝置距離較遠(yuǎn);另一方面在于系統(tǒng)本身不輻射任何電磁能量,而是利用具有非合作性的外輻射源發(fā)射能量。非合作雙基地雷達(dá)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)雷達(dá)更為復(fù)雜。如圖10所示,由于外輻射源具有非合作性,為了使接收機(jī)能接受到直達(dá)波信號(hào),因此接收機(jī)設(shè)置了直達(dá)波參考通道和回波監(jiān)視通道。直達(dá)波參考天線指向外輻射源位置接收直達(dá)波信號(hào)并在參考信號(hào)內(nèi)進(jìn)行直達(dá)波估計(jì)用于后期時(shí)頻同步;監(jiān)視天線用于接收目標(biāo)回波信號(hào)用于后期目標(biāo)檢測(cè)、定位和跟蹤。

圖10 非合作雷達(dá)輻射源目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)示意圖

這種獨(dú)特的幾何模型,使系統(tǒng)的探測(cè)范圍更遠(yuǎn)、探測(cè)性能更好,具有抗隱身、抗干擾等優(yōu)勢(shì)。但是雙基地雷達(dá)最具有挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于系統(tǒng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)同步問(wèn)題,由于外輻射源具有非合作性這一特點(diǎn),特別是以現(xiàn)代體制雷達(dá)為外輻射源,使非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng)同步變得更加困難,從而導(dǎo)致目標(biāo)檢測(cè)難度增加,目標(biāo)檢測(cè)概率降低。除此之外,外輻射源的非合作性加上接收機(jī)、發(fā)射機(jī)兩機(jī)相隔較遠(yuǎn)導(dǎo)致該雷達(dá)系統(tǒng)雜波干擾來(lái)源具有多樣化。

2.1 雷達(dá)輻射源信號(hào)的類型選擇與分選識(shí)別

2.1.1雷達(dá)輻射源的類型選擇

隨著科技的發(fā)展、復(fù)雜的電磁環(huán)境以及當(dāng)前對(duì)該領(lǐng)域的研究逐步深入,各種雷達(dá)輻射源開(kāi)始大量出現(xiàn)。與合作發(fā)射站輻射源不同,非合作無(wú)源雷達(dá)發(fā)射站輻射源的波形是不知道的,不能確定外輻射源的參數(shù)特征和位置信息。不同的輻射源有不同的特點(diǎn),針對(duì)不同的探測(cè)要求需要找到合適的輻射源,雷達(dá)輻射源類型可以按照以下幾個(gè)方面進(jìn)行擇優(yōu)選擇:1) 選擇的輻射源具有較好的模糊函數(shù)形狀,一般而言,一些商用或軍用雷達(dá)是相關(guān)專家們通過(guò)在雷達(dá)信號(hào)脈內(nèi)添加各種調(diào)制方式設(shè)計(jì)出來(lái)的,因此其模糊函數(shù)形狀會(huì)更為理想化;2) 為了對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效探測(cè)和定位精度,輻射源信號(hào)覆蓋范圍和位置也必須考慮在內(nèi)。

2.1.2雷達(dá)輻射源的分選識(shí)別

在實(shí)際的電場(chǎng)戰(zhàn)中,雷達(dá)輻射源信號(hào)的分選識(shí)別扮演著極其重要的角色。雷達(dá)輻射源信號(hào)的分選主要利用不同輻射源信號(hào)的不同識(shí)別參數(shù)劃分多組脈沖,分析當(dāng)前雷達(dá)的型號(hào)和工作模式;識(shí)別主要根據(jù)雷達(dá)輻射源的信號(hào)參數(shù)特征,判斷目標(biāo)的所屬類型。對(duì)雷達(dá)輻射源的正確分選識(shí)別是目標(biāo)檢測(cè)、定位跟蹤的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)70年代,由于雷達(dá)信號(hào)參數(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單,常用特征參數(shù)匹配法進(jìn)行雷達(dá)輻射源分選識(shí)別。該方法利用常規(guī)特征參數(shù)為每一類輻射源構(gòu)建向量模板,將雷達(dá)輻射源信號(hào)的特征參數(shù)與模板進(jìn)行匹配,這種方法難以區(qū)分波形復(fù)雜和參數(shù)重疊的輻射源。隨后專家們又開(kāi)始深入研究脈內(nèi)特征分析法和數(shù)據(jù)融合識(shí)別法,但是這兩種方法無(wú)論從適應(yīng)范圍還是應(yīng)用條件上都有一定的局限性。為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜的電磁環(huán)境,基于人工智能的雷達(dá)輻射源分選識(shí)別開(kāi)始蓬勃發(fā)展。人工智能算法領(lǐng)域包括以下幾方面:1) 機(jī)器學(xué)習(xí)算法,提高輻射源分類的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[26]提出了一種基于棧式線性降噪器(SLIDE)和支持向量機(jī)(SVM)的雷達(dá)輻射源信號(hào)識(shí)別模型,該模型有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射源信號(hào)的實(shí)時(shí)提取,且在低信噪比下識(shí)別性能更優(yōu)越。2) 群智能優(yōu)化算法,克服了傳統(tǒng)識(shí)別算法速度慢等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)[27]提出了基于蟻群聚類算法的雷達(dá)輻射源識(shí)別方法,該算法基于螞蟻覓食原理,能夠更好地處理噪聲數(shù)據(jù)。3) 深度學(xué)習(xí)算法,使大規(guī)模輻射源數(shù)據(jù)處理成為可能。文獻(xiàn)[28]研究了一種基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輻射源分類識(shí)別算法,該算法直接用原始雷達(dá)輻射源信號(hào),簡(jiǎn)化了識(shí)別流程,信號(hào)識(shí)別效率得以有效提高。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該算法對(duì)雷達(dá)輻射源分選識(shí)別具有很好的魯棒性。

2.2 空時(shí)頻同步技術(shù)

由于非合作雷達(dá)輻射源的時(shí)頻參數(shù)捷變,并且每個(gè)脈沖中存在多個(gè)不同頻段的線性調(diào)頻(LFM)信號(hào)分量,為了獲得精確的目標(biāo)信息,接收系統(tǒng)在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)必須與輻射源發(fā)射信號(hào)的所有參數(shù)相匹配以實(shí)現(xiàn)同步。同步技術(shù)包括時(shí)頻同步、空間同步、相位同步。

由于傳統(tǒng)雙基地接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間具有合作性,可以通過(guò)物理鏈路進(jìn)行信息傳遞以實(shí)現(xiàn)空間同步,與傳統(tǒng)雙基地雷達(dá)不同,非合作雙基地雷達(dá)信號(hào)波形無(wú)法預(yù)知,因此實(shí)現(xiàn)空間同步變得極其困難。目前已知的同步技術(shù)有:1) 窄波束發(fā)射,寬波束接收;2) 寬波束發(fā)射,窄波束接收;3) 窄波束發(fā)射,多波束接收;4) 窄波束接收同步。由于監(jiān)視天線無(wú)法預(yù)知下一刻外輻射源發(fā)射波形的位置,且需要保證回波的有效性,目前主要采用DBF同時(shí)多波束接收法進(jìn)行空間同步,這個(gè)方法有較高的分辨率,可以在感興趣的區(qū)域任意觀測(cè),但是會(huì)提高虛警概率和加大雜波的干擾。

如圖10所示,直達(dá)波在監(jiān)視通道內(nèi)完成參數(shù)估計(jì)以便用于時(shí)間和頻率同步,因此要實(shí)現(xiàn)非合作雙基地雷達(dá)的時(shí)頻同步,主要就是直達(dá)波參數(shù)估計(jì)問(wèn)題。由于線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)具有低截獲概率、高距離分辨率等特點(diǎn),深受研究學(xué)者們青睞,繼而被廣泛應(yīng)用到各種先進(jìn)體制雷達(dá)中。因此當(dāng)外輻射源發(fā)射波形為線性調(diào)頻信號(hào)時(shí),主要就是解決線性調(diào)頻信號(hào)的參數(shù)估計(jì)問(wèn)題。

如何快速估計(jì)直達(dá)波參數(shù),文獻(xiàn)[29]在參數(shù)模板庫(kù)的基礎(chǔ)上,提出了一種基于模板匹配的時(shí)頻同步方法,該方法結(jié)合了模板匹配、解線調(diào)算法和 CLEAN 算法。文獻(xiàn)[30]依次通過(guò)分段自相關(guān)方法、脈寬模板匹配法、解線調(diào)算,載頻模板匹配法、匹配濾波法估計(jì)直達(dá)波參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)頻同步。文獻(xiàn)[31]提出了一種具有極高魯棒性的的脈沖提取方法,在脈沖提取的基礎(chǔ)上,給出了直達(dá)波脈沖參數(shù)的估計(jì)方法。文獻(xiàn)[32]采用基于頻域檢測(cè),基于STFT 和解線調(diào)法的頻域參數(shù)估計(jì)算法和模板匹配算法實(shí)現(xiàn)直達(dá)波參數(shù)提取,該參數(shù)提取方法具有極高的精度,計(jì)算速度快,計(jì)算量較小,已經(jīng)成功應(yīng)用到某電子偵察系統(tǒng)中。面對(duì)多參數(shù)提取算法,文獻(xiàn)[33]以某型遠(yuǎn)程預(yù)警多陣面相控陣?yán)走_(dá)(phased array radar,PAR)為外輻射源,對(duì)針對(duì)非合作 PAR 參數(shù)分析這個(gè)方向,簡(jiǎn)要分析了 LFM 信號(hào)參數(shù)提取各算法的優(yōu)劣性,指出研究多分量 LFM 信號(hào)的快速高精度參數(shù)估計(jì)算法具有非常重要的意義。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的大量研究,文獻(xiàn)[34]提出了一種對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的檢測(cè)與估計(jì)方法,解決了多分量線性調(diào)頻信號(hào)的檢測(cè)與估計(jì),且為了強(qiáng)弱信號(hào)能夠明顯分離,提出了分階段傅里葉域的信號(hào)分離方法。同時(shí)提出了一種自適應(yīng)濾波方法,利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和抽取,去除大量噪聲,然后根據(jù)分階段傅里葉反變換恢復(fù)到原來(lái)的線性調(diào)頻信號(hào)[35]。

2.3 雜波干擾抑制

由圖10所示的特殊幾何觀測(cè)模型可知,相比傳統(tǒng)主動(dòng)雷達(dá),非合作雙基地雷達(dá)面臨直達(dá)波干擾及其直達(dá)波多徑干擾問(wèn)題,而這些多徑干擾通常大部分表現(xiàn)為周圍環(huán)境(包括森林、山丘、大型建筑等)的地物散射雜波;其次,直達(dá)波信號(hào)可以從輻射源天線旁瓣泄露到回波信號(hào)中,進(jìn)入監(jiān)視通道內(nèi)的直達(dá)波能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波能量,這會(huì)導(dǎo)致回波信號(hào)淹沒(méi)在直達(dá)波信號(hào)中,使目標(biāo)檢測(cè)變得困難。此外,外輻射源是非合作性的,隨著無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展,無(wú)源雙基地雷達(dá)不僅會(huì)受到作為機(jī)會(huì)照射源的基站的干擾,還會(huì)受到同頻或鄰頻基站的干擾,這就導(dǎo)致雷達(dá)數(shù)據(jù)中的虛警概率增高,會(huì)降低目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。因此雜波干擾抑制問(wèn)題是非合作無(wú)源雷達(dá)系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一。

非合作無(wú)源探測(cè)雜波干擾可以分為雷達(dá)信號(hào)處理階段的雜波干擾和雷達(dá)數(shù)據(jù)中的雜波干擾。目前,非合作雙基地雷達(dá)在信號(hào)處理階段的雜波干擾抑制問(wèn)題可通過(guò)空域、時(shí)域、頻域雜波干擾抑制三種方式實(shí)現(xiàn),也可以進(jìn)行三種方式的結(jié)合。目前較成熟的方案就是基于三種方式的聯(lián)合處理。

空域上根據(jù)干擾來(lái)波方向的不同進(jìn)行抑制,空域?yàn)V波是最常用也是最有效的一種雜波干擾抑制方法,不僅能抑制直達(dá)波干擾及其多徑雜波,也能抑制不同來(lái)向的同頻或鄰頻干擾?？沼蛏线M(jìn)行雜波抑制主要有三種手段:從天線入手,物理性隔離直達(dá)波干擾[36-37];自適應(yīng)旁瓣對(duì)消(adaptive sidelobe cancellation, ASLC[38-39];自適應(yīng)波束形成(adaptive beamforming, ABF)[40-41]。由于天線通道間的非理想因素存在,空域雜波抑制算法無(wú)法完全抑制掉強(qiáng)干擾信號(hào),因此還需在后續(xù)時(shí)域、頻域和數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行進(jìn)一步雜波抑制。

時(shí)域上結(jié)合參考通道信號(hào)對(duì)回波通道進(jìn)行時(shí)域?yàn)V波實(shí)現(xiàn)維納濾波對(duì)消進(jìn)行抑制。無(wú)源雷達(dá)時(shí)域雜波干擾抑制算法主要有以下兩類:一類是自適應(yīng)維納濾波類算法,又稱最小二乘類算法;另一類是擴(kuò)展相消(extensive concellation algorithm, ECA)類算法。

采用空時(shí)雜波抑制的自適應(yīng)信號(hào)處理算法(STAP),即從空域和時(shí)域同時(shí)進(jìn)行雜波抑制。在經(jīng)典算法的基礎(chǔ)上,文獻(xiàn)[42]提出了基于阻塞矩陣的分步自適應(yīng)擴(kuò)展相消算法,這是一種時(shí)空聯(lián)合的無(wú)源雷達(dá)近程雜波干擾算法。

頻域上抑制雜波主要有兩種途徑:一種是接收機(jī)的角度抗雜波干擾,例如采用頻率多級(jí)濾波和采用信化道方式;另一種途徑是從信號(hào)處理算法的角度進(jìn)行雜波干擾抑制,最典型的兩個(gè)算法是通過(guò)距離多普勒處理的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(moving target detection, MTD)算法和通過(guò)線性濾波處理的動(dòng)目標(biāo)指示(moving target indication, MTI)算法。

雷達(dá)數(shù)據(jù)中的雜波干擾數(shù)據(jù)一類是由信號(hào)處理目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程引起的虛警數(shù)據(jù)點(diǎn),另一類是由地物散射引起的靜態(tài)雜波數(shù)據(jù)點(diǎn)。傳統(tǒng)的雜波抑制方法主要有兩類算法,分別是基于雜波圖輔助的雜波抑制方法來(lái)抑制靜態(tài)地物雜波和基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的雜波抑制算法降低虛警數(shù)據(jù)點(diǎn),提高檢測(cè)概率。

2.4 微弱目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

非合作目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)中,真正的目標(biāo)回波信號(hào)通常比較微弱,特別是對(duì)遠(yuǎn)距離的小目標(biāo)而言,信噪比和信雜比都非常低,因此從這一角度來(lái)看非合作目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)也可以歸為微弱信號(hào)檢測(cè)的范疇。

為了提高信噪比增加檢測(cè)概率,提高雷達(dá)的探測(cè)威力,必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)積累,動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)方法是傳統(tǒng)的雷達(dá)弱目標(biāo)檢測(cè)方法,但是這種方法積累脈沖只能限制在一個(gè)距離單元時(shí)間內(nèi),若積累時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致跨距離單元走動(dòng)現(xiàn)象(如圖11),從而導(dǎo)致目標(biāo)能量擴(kuò)散,因此傳統(tǒng)的MTD檢測(cè)方法積累性能下降(如圖12)。

圖11 脈沖壓縮

圖12 MTD檢測(cè)結(jié)果

為了解決這一難題,在基于參考信號(hào)距離拉伸的基礎(chǔ)上,文獻(xiàn)[43]給出了一種時(shí)延補(bǔ)償方法有效地聚集多個(gè)脈沖回波信號(hào)的能量,提高了信噪比,增加了檢測(cè)概率。文獻(xiàn)[44]通過(guò)keystone變換算法校正距離單位走動(dòng),對(duì)捷變頻點(diǎn)進(jìn)行處理消除相位走動(dòng),該算法能夠有效進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)。文獻(xiàn)[45]提出了一種基于Radon-NUFFT 的相參積累算法。文獻(xiàn)[46]提出了一種基于捷變波形廣義Radon-Fourier變換算法進(jìn)行相參處理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)弱目標(biāo)的探測(cè),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量,該算法比傳統(tǒng)算法相參積累性能更高。文獻(xiàn)[47]采用周期間相關(guān)檢測(cè)的處理方法進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè),通過(guò)二次處理降低虛警概率,提高了目標(biāo)的檢測(cè)性能。

為研究在不同情況下的目標(biāo)檢測(cè)情況,針對(duì)強(qiáng)弱目標(biāo)并存的情況,文獻(xiàn)[48]提出了一種新的雷達(dá)微弱目標(biāo)檢測(cè)算法,采取先強(qiáng)后弱的策略,通過(guò)keystone變換和最小二乘FIR濾波器原理從原始回波中把強(qiáng)目標(biāo)回波大部分濾掉并在此進(jìn)行相參積累,實(shí)現(xiàn)弱目標(biāo)的檢測(cè)。文獻(xiàn)[49]通過(guò)FRFT與keystone變換解決了勻加速目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)(目標(biāo)初始速度和距離)的估計(jì)問(wèn)題;文獻(xiàn)[50]解決了由長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)積累帶來(lái)的距離走動(dòng)和目標(biāo)多普勒模糊問(wèn)題,并通過(guò)引入兩級(jí)速度補(bǔ)償算法進(jìn)行積累檢測(cè),該算法對(duì)噪聲具有很好的魯棒性,同時(shí)保證參數(shù)的估計(jì)精度,提高了空間目標(biāo)的檢測(cè)性能。

此外,背景雜波和隨機(jī)噪聲降低了系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)性能。針對(duì)這一問(wèn)題,文獻(xiàn)[51]提出了一種基于信號(hào)相位匹配的信噪比增強(qiáng)方法,它充分利用了目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)的相位差。根據(jù)信號(hào)相位匹配成功地將目標(biāo)信號(hào)從背景雜波和隨機(jī)噪聲中分離出來(lái)。仿真結(jié)果表明,該方法能有效抑制背景雜波和隨機(jī)噪聲,顯著提高非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的信噪比,對(duì)于提高非合作雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.5 目標(biāo)定位跟蹤技術(shù)

非合作無(wú)源探測(cè)平臺(tái)通過(guò)對(duì)直達(dá)波信號(hào)的有效提取來(lái)獲取直達(dá)波信號(hào)參數(shù),進(jìn)而對(duì)探測(cè)目標(biāo)的反射信號(hào)進(jìn)行分析,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位和跟蹤。目標(biāo)跟蹤技術(shù)在民用和軍用上都有著廣泛應(yīng)用。

航跡處理是目標(biāo)跟蹤技術(shù)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的一步,目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于目標(biāo)跟蹤航跡處理的研究主要基于合作式雙基地雷達(dá),對(duì)非合作式雙基地雷達(dá)鮮有研究,這主要是因?yàn)闊o(wú)源定位數(shù)據(jù)不連續(xù)、相鄰點(diǎn)跡間時(shí)間間隔隨機(jī)、定位誤差大。針對(duì)這些無(wú)源定位特點(diǎn),文獻(xiàn)[52]結(jié)合速度規(guī)則、NN法、自適應(yīng)相關(guān)門以及EKF的技術(shù),消除了無(wú)源定位特點(diǎn)所帶來(lái)的影響,實(shí)現(xiàn)了既平穩(wěn)又迅速的航跡處理。

隨著現(xiàn)在越來(lái)越復(fù)雜的電磁環(huán)境,多種數(shù)據(jù)融合定位技術(shù)開(kāi)始逐漸出現(xiàn)在大家的視野中,多種數(shù)據(jù)融合技術(shù)將各自平臺(tái)處理的信號(hào)進(jìn)行融合檢測(cè),更能提高檢測(cè)效率。文獻(xiàn)[53]提出了將非合作探測(cè)技術(shù)和電子偵察技術(shù)兩個(gè)平臺(tái)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)融合在一起完成高精度定位。文獻(xiàn)[54]通過(guò)機(jī)會(huì)照射協(xié)同模式的多接收機(jī)回波信號(hào),分析了兩種關(guān)于融合檢測(cè)算法——“M/N”準(zhǔn)則融合檢測(cè)算法和基于多平臺(tái)目標(biāo)信號(hào)的融合檢測(cè) CFAR 算法的性能。文獻(xiàn)[55]提出了一種多非合作輻射源的定位融合算法模型,選取Newton法進(jìn)行模型求解,對(duì)目標(biāo)勻速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,該融合算法提高了定位精度,目標(biāo)的截獲次數(shù)也顯著提高。

面對(duì)檢測(cè)概率低、虛警雜波高的復(fù)雜場(chǎng)景問(wèn)題,文獻(xiàn)[42]提出一種帶有自適應(yīng)新生強(qiáng)度估計(jì)的改進(jìn) PHD 濾波器,但是這種濾波器計(jì)算成本比較大,只能在低目標(biāo)檢測(cè)概率下有優(yōu)勢(shì)。而文獻(xiàn)[56]以粒子濾波PHD濾波器為基礎(chǔ),提出了基于改進(jìn)概率假設(shè)密度(improved-PHD,I-PHD)濾波器的非合作雙基地雷達(dá)目標(biāo)跟蹤算法,所提I-PHD濾波器能夠有效實(shí)現(xiàn)非合作雙基地雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤。避免了目標(biāo)因連續(xù)多幀漏檢而丟失,剔除了高雜波引起的假目標(biāo)。

雜波對(duì)消算法很難抑制所有的干擾,尤其是來(lái)自同頻或鄰頻基站的干擾,殘留的干擾會(huì)嚴(yán)重影響目標(biāo)檢測(cè)和DOA估計(jì)。針對(duì)這一問(wèn)題,文獻(xiàn)[57]提出了一種基于壓縮感知稀疏重構(gòu)的PBR目標(biāo)檢測(cè)與DOA估計(jì)方法。該方法不僅能夠在殘余干擾存在的情況下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和DOA估計(jì),而且有更好的抗主瓣干擾和高分辨DOA估計(jì)性能。

3 當(dāng)前存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

隨著輻射源個(gè)數(shù)和種類不斷地增加,DSP技術(shù)和MET的進(jìn)步與完善,以及當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境的變化和應(yīng)用要求的提高,非合作無(wú)源雷達(dá)系統(tǒng)在不斷地更新與發(fā)展。雖然非合作無(wú)源雙基地雷達(dá)系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn),但其大范圍的應(yīng)用與部署仍受到許多限制,部分關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)還有待研究和突破。

3.1 非合作無(wú)源雙基地雷達(dá)當(dāng)前存在的問(wèn)題

在雷達(dá)輻射源分選識(shí)別方面,由于電子戰(zhàn)的需求不斷增加,各種新型體制雷達(dá)的涌現(xiàn),使得各種電磁設(shè)備發(fā)出的信號(hào)變得更為復(fù)雜多樣,雷達(dá)輻射源類型識(shí)別與分選面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),當(dāng)前主要面臨四個(gè)難題[58]:1) 雷達(dá)輻射源脈內(nèi)脈間調(diào)制方式較為復(fù)雜;2) 同一雷達(dá)由于不同脈間調(diào)制類型可以發(fā)射不同類型信號(hào)造成分選困難;3) 大量的漏脈沖率使低截獲雷達(dá)信號(hào)分選變得困難;4) 未知輻射源個(gè)體識(shí)別時(shí)效性較差。如何提高雷達(dá)輻射源分選識(shí)別性能是一個(gè)可以深入研究的方向。

在微弱目標(biāo)檢測(cè)方面,其跨距離單元走動(dòng)現(xiàn)象導(dǎo)致目標(biāo)能量擴(kuò)散,積累處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng),距離改變量可能會(huì)大大超過(guò)一個(gè)距離分辨單元,徑向距離改變使回波能量分布在不同距離單元內(nèi),傳統(tǒng)的MTD檢測(cè)方法積累性能下降;雷達(dá)探測(cè)頻率更高,多普勒更敏感;空間覆蓋角度大,雷達(dá)回波數(shù)據(jù)增大,高維度信號(hào)導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜度高。因此尋找既能補(bǔ)償距離走動(dòng)、相位抖動(dòng),而且計(jì)算量簡(jiǎn)單快捷的最佳目標(biāo)檢測(cè)算法是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。此外,雜波對(duì)消算法很難抑制所有的干擾,尤其是來(lái)自同頻或鄰頻基站的干擾,殘留的干擾雜波會(huì)嚴(yán)重影響目標(biāo)檢測(cè)和DOA估計(jì)。因此,如何能夠更大程度地抑制殘留干擾雜波是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。

目標(biāo)定位跟蹤也是非合作探測(cè)系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵部分。前文中有關(guān)目標(biāo)跟蹤的方法都是基于輻射源靜止時(shí)的目標(biāo)定位跟蹤方法,采用的諸如多種數(shù)據(jù)融合算法、改進(jìn)PHD濾波器等方法解決目標(biāo)定位問(wèn)題。當(dāng)輻射源運(yùn)動(dòng)時(shí),位置隨時(shí)間變化而不斷變換,相當(dāng)于雙基地雷達(dá)中發(fā)射站的位置不斷變換,如何解決輻射源運(yùn)動(dòng)條件下目標(biāo)的快速跟蹤是需要深入研究的問(wèn)題。此外,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中鮮有考慮目標(biāo)數(shù)目位置、出現(xiàn)時(shí)間隨機(jī)等復(fù)雜場(chǎng)景條件下的多目標(biāo)跟蹤問(wèn)題。因此,如何在復(fù)雜場(chǎng)景的情況下實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)跟蹤需要進(jìn)一步考慮和研究。

3.2 非合作無(wú)源雙基地雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)

作為近年來(lái)雷達(dá)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),非合作雷達(dá)輻射源目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)未來(lái)可在多個(gè)方面發(fā)展?？偟膩?lái)看,非合作無(wú)源雙基地雷達(dá)會(huì)有以下發(fā)展趨勢(shì):

1) 承載平臺(tái)多樣化

除了地基輻射源或者固定基輻射源外,近年來(lái),基于機(jī)載移動(dòng)平臺(tái)的無(wú)源探測(cè)也得到了越來(lái)越多學(xué)者的重視。由于外輻射源雷達(dá)體積小、重量輕,因此適合機(jī)載,將平臺(tái)高度升高可以使目標(biāo)探測(cè)盲區(qū)減小。因此基于機(jī)載移動(dòng)平臺(tái)的非合作無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)將是發(fā)展方向之一。但是機(jī)載雷達(dá)面臨嚴(yán)重的地海雜波影響,雜波可能會(huì)淹沒(méi)目標(biāo)回波。因此,如何有效抑制地海雜波以提高復(fù)雜背景下的目標(biāo)檢測(cè)能力是接下來(lái)的具體研究?jī)?nèi)容。

2) 系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)化

利用單個(gè)輻射源的非合作無(wú)源雷達(dá)探測(cè)在探測(cè)范圍、探測(cè)距離、定位精度等方面都有很大的局限性,而多輻射源多接收機(jī)組網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化探測(cè),可以優(yōu)化系統(tǒng)探測(cè)性能。因此,非合作雙基地雷達(dá)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是從單發(fā)單收向多輻射源多接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)化探測(cè)方向發(fā)展,擴(kuò)展信息獲取維度,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多個(gè)平臺(tái)信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位跟蹤。網(wǎng)絡(luò)化探測(cè)研究目前還在起步階段,多發(fā)多收聯(lián)合定位、接收機(jī)優(yōu)化配置、多種數(shù)據(jù)融合技術(shù)等核心問(wèn)題亟待解決,進(jìn)而形成一套體系完好的網(wǎng)絡(luò)化探測(cè)結(jié)構(gòu)。

3) 信息處理智能化

在極為復(fù)雜的電磁環(huán)境條件下,能夠自主感知外界環(huán)境,且精確提取到輻射源方向、信號(hào)能量分布等參數(shù),并能夠智能化地處理信息,將會(huì)是該雷達(dá)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。智能信號(hào)處理在非合作無(wú)源雷達(dá)各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)中均有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诶走_(dá)輻射源分選識(shí)別方面,智能化和自動(dòng)化識(shí)別可以快速將雷達(dá)輻射源分選出來(lái)。例如文獻(xiàn)[59]對(duì)于識(shí)別算法的不足,提出了一套改進(jìn)流程,該流程對(duì)原先構(gòu)建的雷達(dá)輻射源分類模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新,形成自學(xué)習(xí)能力,以更好地滿足當(dāng)前需要。在雜波抑制方面,可以構(gòu)建雜波特性智能提取模塊用于判斷雜波類型,提取雜波分布建模以及雜波參數(shù)估計(jì),并且通過(guò)對(duì)空時(shí)頻域各種雜波干擾抑制算法之間進(jìn)行排列組合,系統(tǒng)根據(jù)需求進(jìn)行自主選擇最優(yōu)搭配組合,使得雜波抑制性能得到大的提升。在目標(biāo)檢測(cè)方面,可以對(duì)雜波和回目標(biāo)波進(jìn)行精準(zhǔn)建模,提取雜波和目標(biāo)回波的信息從而可以降低虛警概率,提高目標(biāo)檢測(cè)。

4) 探測(cè)技術(shù)一體化

非合作無(wú)源雷達(dá)作為用頻裝備,正在從傳統(tǒng)單一探測(cè)功能向多功能一體化發(fā)展,將目標(biāo)識(shí)別能力、偵察成像能力、反隱身能力、抗干擾能力綜合一體,真正做到“一機(jī)多能”達(dá)到資源整合、探測(cè)效果增倍的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)非合作雷達(dá)輻射源雙基地雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)闡述?；仡櫫藝?guó)內(nèi)外發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。對(duì)空時(shí)頻同步技術(shù)、雜波干擾技術(shù)、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、目標(biāo)定位跟蹤技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)及其當(dāng)前存在問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述,為后續(xù)研究提供了參考和借鑒價(jià)值。該雷達(dá)系統(tǒng)在未來(lái)會(huì)呈現(xiàn)承載系統(tǒng)多樣化、系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)化、信息處理智能化、探測(cè)系統(tǒng)一體化等趨勢(shì)。