一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置及方法与流程

本发明涉及一种对抗试验方法，特别是涉及一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置及方法，属于对抗试验技术领域。

背景技术：

雷达是“无线电检测和测距（Radio Detection And Ranging）”的缩略语和音译。雷达用于检测和定位反射物体，从名称看来，雷达最基本的功能是发现目标并测量其距离，但随着需求的增长和技术的发展，雷达还可以测量目标角位置、径向速度、回波信号强度等参数，实现对目标的跟踪，并通过分析计算可以获得目标RCS（Radar Cross Section，雷达截面积）、目标极化特性、目标微动特征等信息。利用雷达对面/体目标进行探测和处理，可以开展SAR/ISAR成像、场景或空间的测绘工作，进而实现对目标的识别、空间信息的获取。因此，雷达在军用、民用领域发挥着重要的作用。

雷达工作的基本原理是将发射机产生的射频信号通过天线辐射到空间，发射信号照射到目标后被散射，雷达使用接收天线接收目标回波信号，并在接收机中实现对目标的检测和测量。以上雷达的工作原理如图1所示，图1中，雷达发射和接收信号使用了两只天线实现，实际应用中，很多雷达发射和接收信号共用同一只天线。到达雷达的信号反射能量不仅表明目标的存在，而且，通过比较收到的目标回波信号与雷达原始发射信号，还可以确定目标位置并获得其他与目标有关的信息。雷达可以在不同的距离范围、不同的气象和气候条件下工作，这些特性没有其他设备可以实现。

在实际应用时，使用相同或不同类型的多部雷达覆盖同一空域，联合对目标进行探测，能够提高目标检测能力，降低虚警概率和漏警概率；通过综合多部雷达的探测结果，可以提高雷达测量精度。因此，对于重点空域，通常使用多部雷达组网工作。

为了对抗雷达的探测，掩护被探测目标，通常使用干扰机产生有源干扰信号，实现对雷达的欺骗或压制，从而影响雷达对目标的正常探测。干扰机与被掩护目标的空间关系有内置式、伴飞式和支援式。其中，内置式干扰机安装于被掩护目标之上，与被掩护目标在结构上形成一体；伴飞式干扰机，通过抛洒或拖曳方式释放，与被掩护目标在空间上保持一定的相对位置关系，一般需要保证干扰机位于雷达和被掩护目标之间，以取得较好的干扰效果；支援式干扰机，与被掩护目标在空间上分布较开，没有严格的相对位置要求，支援式干扰机通过雷达的副瓣注入信号实现干扰。干扰机的干扰体制有压制式干扰、欺骗式干扰等。压制式干扰使用相参或非相参信号，压制目标回波信号，使得雷达无法对目标进行有效的检测和测量；欺骗式干扰用于模拟目标回波信号，根据战术应用的不同，目标数量、目标分布距离、目标信号强度、目标运动规律可设，使得雷达除了探测到真实目标以外，还会看到大量虚拟的假目标信号，造成雷达信号处理、数据处理、目标识别等单元处理负荷加大，从而影响雷达的正常工作性能。

在实际干扰机与雷达对抗过程中，具有配置多台干扰机同时工作的需求。若有多部雷达同时覆盖需掩护区域，且多部雷达工作频率相差较大，单台干扰机难以对多部雷达同时实施干扰，需要配置多部干扰机；当需要干扰机对雷达进行侦查，尤其是实现对雷达测向时，单个干扰机由于尺寸限制，难以安装侦查接收天线，可以采用多台干扰机协同工作的方式，实现对雷达辐射源的测量；欺骗式干扰机的干扰信号从雷达天线主瓣进入，单个欺骗式干扰机产生的虚假目标只能在以雷达为原点与干扰机位置确定的射线之上，这对于欺骗式干扰是不利的，可在空间配置多台干扰机协同工作，同时产生相参的虚假目标回波信号，通过控制各干扰机辐射信号的功率和相位，实现对等效合成信号到达雷达角度的控制，能够进一步提高模拟目标的逼真度。因此，在实际应用中，干扰机组网应用正在逐步展开。

在干扰机研制、测试、定型过程中，需要开展大量的对抗试验，通过实飞方式可以逼真模拟对抗过程，取得较为直观的试验效果，但是存在保密性差、试验开销大、组织困难等缺点，尤其是开展组网干扰机的外场试验非常困难。因此，可以考虑在微波暗室中开展相关的对抗试验，再现空间多雷达与多干扰机的对抗情景，达到部分取代外场试验的目的。

在微波暗室中开展组网干扰机和组网雷达对抗试验，目前采取的布设方式如图2所示。

图2中，在微波暗室的一侧布设多部雷达。各雷达按照其固有的工作方式，发射探测信号，并接收目标回波信号，进行目标检测和后续处理，以模拟雷达的实际工作情况。试验过程中，各雷达记录其对目标的探测结果数据。以同样的试验态势，增加多台干扰机参与试验，并设置干扰机工作参数和组合，开展不同强度的干扰试验，分别记录在不同条件下雷达探测数据。通过比对雷达在不同对抗态势下对目标探测能力和测量误差的差别，评估干扰的有效性。微波暗室内，在雷达的对侧布设配试目标以及干扰机。配试目标用于产生与雷达发射信号相对应的目标回波信号，干扰机作为试验评估对象，以实物形式加入整个试验系统。

然而，以上试验方式原理可行，但是受限于暗室尺寸等因素，难以完全等效模拟外场试验条件。等效模拟要求达到各部雷达的目标回波信号和干扰信号在功率、到达时间、多普勒频率、到达角度等方面与实际对抗态势下的接收信号一致。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，克服现有试验方式的不足，提供一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置及方法，实现在微波暗室的小空间范围内模拟实际对抗条件下大空间范围中的组网雷达与组网干扰机的对抗试验，而且满足等效模拟要求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置，包括试验所需的微波暗室，布设在微波暗室里的参与试验的雷达、干扰机和配试目标辐射天线，以及布设在微波暗室外的调制电路和控制计算机；所述雷达的配置数量为若干部，干扰机的配置数量为若干台，若干部雷达布设在微波暗室的一侧，若干台干扰机和配试目标辐射天线布设在微波暗室的另一侧，雷达、干扰机、配试目标辐射天线安装于位置姿态调整机构上；

所述微波暗室，用于为对抗试验提供试验环境，试验环境要求隔离暗室内外的电磁信号并消除暗室内部的反射信号；

所述调制电路的输入端与雷达相连，调制电路的输出端分别与干扰机和配试目标辐射天线相连；所述控制计算机分别与雷达、干扰机、调制电路和位置姿态调整机构相连，用于设置对抗试验的态势、输入参与试验设备的参数、控制调制电路的调制处理、控制雷达与配试目标辐射天线及干扰机间的相对位置关系；

所述雷达引出雷达发射信号给调制电路，所述调制电路接收雷达发射信号经调制后产生干扰激励信号给干扰机、并产生目标回波信号作为模拟的配试目标，所述干扰机接收干扰激励信号后根据干扰策略产生干扰信号，通过干扰机天线向微波暗室内辐射出干扰信号，所述配试目标辐射天线向微波暗室内辐射出目标回波信号，所述雷达使用雷达天线接收微波暗室内的干扰信号和目标回波信号，从而实现在微波暗室的小空间范围内模拟实际对抗条件下大空间范围中的组网雷达与组网干扰机的对抗试验。

本发明对抗试验装置进一步设置为：每部雷达安装于独立的雷达位置调整机构，所述雷达位置调整机构支持上下、左右、前后的调节，用于模拟雷达空间相对位置。

本发明对抗试验装置进一步设置为：每部干扰机安装于独立的干扰机位置调整机构，所述干扰机位置调整机构支持上下、左右、前后、方位指向、俯仰指向的调节，用于模拟干扰机空间相对位置和姿态。

本发明对抗试验装置进一步设置为：所述配试目标辐射天线安装于独立的配试目标位置调整机构，所述配试目标位置调整机构支持上下、左右、前后、方位指向、俯仰指向的调节，用于模拟配试目标空间相对位置和姿态。

本发明对抗试验装置进一步设置为：所述调制电路包括功分器、信号模拟器和合成器，功分器的配置数量等于雷达数量，每个功分器的输出路数等于干扰机和配试目标辐射天线的数量之和，合成器的配置数量等于干扰机和配试目标辐射天线的数量之和；每个雷达通过电缆引出雷达发射信号给功分器，每个功分器的每一路信号通过信号模拟器对信号实现功率、延时、相位、多普勒频率的调制后输出调制信号，不同雷达到达同一干扰机或配试目标辐射天线的调制信号经过合成器合成后通过电缆输入干扰机或配试目标辐射天线。

本发明对抗试验装置进一步设置为：所述信号模拟器包括依次相连的模拟下变频器、AD变换器、I/O解调器、距离延迟控制器、多普勒相位调制器、数字上变频和DA变换器、模拟上变频和幅度控制器，所述距离延迟控制器、多普勒相位调制器、以及模拟上变频和幅度控制器分别与控制计算机相连。

本发明对抗试验装置进一步设置为：所述雷达为3部，所述干扰机为3台，所述配试目标辐射天线为1个，所述功分器采用4路功分器、为3个，所述信号模拟器为12个，所述合成器为4个。

本发明还提供一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验方法，包括以下步骤：

1）配置前述的一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置，通过控制调制电路实现对干扰信号和目标回波信号到达雷达的功率、到达时间、多普勒频率的等效模拟，通过控制雷达与干扰机、配试目标辐射天线的相对位置关系实现干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达角度的等效模拟；

2）干扰信号和目标回波信号到达雷达的功率的等效模拟；

根据雷达方程，计算得到真实场景下目标回波信号达到雷达信号功率，以及干扰信号到达雷达信号功率；在微波暗室内，需模拟出干扰信号与目标回波信号到达雷达的相对功率关系即可满足需要；

对于参与试验的干扰机而言，其发射功率固定，到达参与试验的雷达的干扰信号功率可通过参数计算得到，根据计算结果控制目标回波信号相对于干扰信号的相对到达信号功率即可；对于参与试验的配试目标而言，通过调制电路实现目标回波信号的功率控制；

3）干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达时间的等效模拟；

使用调制电路对干扰激励信号和目标回波信号进行精确延时控制即可实现，延时量对应为试验态势描述的信号传输距离-暗室内的实际信号传输距离；

4）干扰信号和目标回波信号到达雷达的多普勒频率的等效模拟；

使用调制电路在原有雷达发射信号基础上附加上试验态势描述中试验设备间相对运动产生的多普勒频率信号来实现；

5）干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达角度的等效模拟；

通过调节雷达位置、干扰机位置和姿态、配置目标辐射天线位置和姿态，实现参与试验设备之间相对位置的模拟，确定出目标回波信号和干扰信号到达雷达的到达角度。

本发明对抗试验方法进一步设置为：所述干扰信号和目标回波信号到达雷达的功率、到达时间、多普勒频率的等效模拟均通过调制电路中的信号模拟器实现。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

在微波暗室内，通过对雷达、干扰机、配试目标辐射天线、调制电路、位置姿态调整机构和控制计算机的设置，雷达引出雷达发射信号给调制电路，调制电路接收雷达发射信号经调制后产生干扰激励信号给干扰机、并产生目标回波信号作为模拟的配试目标给配试目标辐射天线，干扰机接收干扰激励信号后通过干扰机天线向微波暗室内辐射出干扰信号，配试目标辐射天线向微波暗室内辐射出目标回波信号，雷达使用雷达天线接收微波暗室内的干扰信号和目标回波信号，从而实现在微波暗室的小空间范围内模拟实际对抗条件下大空间范围中的组网雷达与组网干扰机的对抗试验；通过调制电路对信号实现功率、延时、相位、多普勒频率的调制控制，通过位置姿态调整机构控制被试设备间相对位置关系，提供满足等效模拟要求的对抗试验装置，使到达各部雷达的目标回波信号和干扰信号在功率、到达时间、多普勒频率、到达角度等方面与实际对抗态势下接收信号一致。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为现有技术雷达的工作原理；

图2为现有技术在微波暗室中多雷达与多干扰机对抗试验的俯视态势图；

图3为本发明一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置的结构示意图；

图4为本发明一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置中单路信号模拟器的结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置，如图3所示，包括试验所需的微波暗室，布设在微波暗室里的参与试验的雷达、干扰机和配试目标辐射天线，以及布设在微波暗室外的调制电路和控制计算机；所述雷达配置了3部，干扰机配置了3台，3部雷达布设在微波暗室的一侧，3台干扰机和1个配试目标辐射天线布设在微波暗室的另一侧，雷达、干扰机、配试目标辐射天线安装于位置姿态调整机构上。

所述微波暗室，用于为对抗试验提供试验环境，试验环境要求隔离暗室内外的电磁信号并消除暗室内部的反射信号。

所述调制电路的输入端与雷达相连，调制电路的输出端分别与干扰机和配试目标辐射天线相连；所述控制计算机分别与雷达、干扰机调制电路和位置姿态调整机构相连，用于设置对抗试验的态势、输入参与试验设备的参数、控制调制电路的调制处理、控制雷达与配试目标辐射天线及干扰机间的相对位置关系。

所述雷达引出雷达发射信号给调制电路，所述调制电路接收雷达发射信号经调制后产生干扰激励信号给干扰机、并产生目标回波信号作为模拟的配试目标给配试目标辐射天线，所述干扰机接收干扰激励信号后根据干扰策略产生干扰信号，通过干扰机天线向微波暗室内辐射出干扰信号，所述配试目标辐射天线向微波暗室内辐射出目标回波信号，所述雷达使用雷达天线接收微波暗室内的干扰信号和目标回波信号，从而实现在微波暗室的小空间范围内模拟实际对抗条件下大空间范围中的组网雷达与组网干扰机的对抗试验。

为实现参与试验设备的位置和/或姿态调整，每部雷达安装于独立的雷达位置调整机构，所述雷达位置调整机构支持上下、左右、前后的调节，用于模拟雷达空间相对位置；每部干扰机安装于独立的干扰机位置调整机构，所述干扰机位置调整机构支持上下、左右、前后、方位指向、俯仰指向的调节，用于模拟干扰机空间相对位置和姿态；配试目标辐射天线安装于独立的配试目标位置调整机构，所述配试目标位置调整机构支持上下、左右、前后、方位指向、俯仰指向的调节，用于模拟配试目标空间相对位置和姿态。

如图3所示，所述调制电路包括功分器、信号模拟器和合成器，功分器的配置数量等于雷达数量、即3个，每个功分器的输出路数等于干扰机和配试目标辐射天线的数量之和、即采用4路功分器，合成器的配置数量等于干扰机和配试目标辐射天线的数量之和、即4个；每个雷达通过电缆引出雷达发射信号给功分器，每个功分器的每一路信号通过信号模拟器对信号实现功率、延时、相位、多普勒频率的调制后输出调制信号，不同雷达到达同一干扰机或配试目标辐射天线的调制信号经过合成器合成后通过电缆输入干扰机或配试目标辐射天线。当然，可以根据实际试验需要进行配置，根据参试单元的数量配置调制电路的通道数。

如图4所示，所述信号模拟器包括依次相连的模拟下变频器、AD变换器、I/O解调器、距离延迟控制器、多普勒相位调制器、数字上变频和DA变换器、模拟上变频和幅度控制器，所述距离延迟控制器、多普勒相位调制器、以及模拟上变频和幅度控制器分别与控制计算机相连。

本发明还提供一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验方法，包括以下步骤：

1）配置如图3所示的一种试验室内组网雷达与组网干扰机对抗试验装置，通过控制调制电路实现对干扰信号和目标回波信号到达雷达的功率、到达时间、多普勒频率的等效模拟，通过控制雷达与干扰机、配试目标辐射天线的相对位置关系实现干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达角度的等效模拟；

2）干扰信号和目标回波信号到达雷达的功率的等效模拟；

根据雷达方程，计算得到真实场景下目标回波信号达到雷达信号功率，以及干扰信号到达雷达信号功率；在微波暗室内，需模拟出干扰信号与目标回波信号到达雷达的相对功率关系即可满足需要；

对于参与试验的干扰机而言，其发射功率固定，到达参与试验的雷达的干扰信号功率可通过参数计算得到，根据计算结果控制目标回波信号相对于干扰信号的相对到达信号功率即可；对于参与试验的配试目标而言，通过调制电路实现目标回波信号的功率控制；

3）干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达时间的等效模拟；

使用调制电路对干扰激励信号和目标回波信号进行精确延时控制即可实现，延时量对应为试验态势描述的信号传输距离-暗室内的实际信号传输距离；

4）干扰信号和目标回波信号到达雷达的多普勒频率的等效模拟；

使用调制电路在原有雷达发射信号基础上附加上试验态势描述中试验设备间相对运动产生的多普勒频率信号来实现；

5）干扰信号和目标回波信号到达雷达的到达角度的等效模拟；

通过调节雷达位置、干扰机位置和姿态、配置目标辐射天线位置和姿态，实现参与试验设备之间相对位置的模拟，确定出目标回波信号和干扰信号到达雷达的到达角度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。