关于《系统工程与电子技术》2024年第9期发表的“间歇采样转发干扰技术研究述评”一文的学术报告
本文的通讯作者及第一作者单位为国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室的潘小义研究员及其团队(包括刘晓斌、陈吉源、顾赵宇、肖顺平等),合作作者来自中国人民解放军95930部队。该文作为一篇全面性的综述论文,发表于2024年9月的《系统工程与电子技术》(Systems Engineering and Electronics)期刊第46卷第9期。论文的核心主题是对“间歇采样转发干扰”(Intermittent Sampling Repeater Jamming, ISRJ)这一特定雷达对抗技术进行系统性梳理、总结与展望。
论文开篇即点明了间歇采样转发干扰技术在现代电子战背景下的重要地位。作者指出,随着现代雷达普遍采用大时宽带宽积信号以提高探测性能,传统的噪声干扰等非相干干扰方式效能下降,能够利用雷达信号相干处理增益的相干转发干扰技术变得尤为重要。其中,基于数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)的全脉冲转发是主流技术。然而,在实际工程应用中,尤其是在弹载、小型化平台等场景下,全脉冲转发干扰面临两大挑战:一是对收发天线隔离度要求极高,否则易导致自扰;二是需要等待接收完整个雷达脉冲后才能转发,响应速度受限,难以对抗频率捷变、波形捷变等先进雷达。间歇采样转发干扰技术的提出,最初正是为了有效解决单天线或有限隔离度平台下的快速相干干扰难题。其基本思想不再是转发完整脉冲,而是以极快的速度交替进行“采样一小段信号”和“转发上一小段信号”的操作。这种“时间换空间”的策略,不仅降低了天线隔离要求,实现了快速响应,还因其独特的信号处理特性,在对抗线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)雷达时能产生具有“距离-多普勒耦合”效应的“导前假目标”串,形成了独特的干扰优势。因此,针对不同雷达体制和波形的新型ISRJ技术已成为研究热点。本文的写作目的,正是为了进一步厘清该技术的特性、梳理其发展脉络、总结各类新型技术变体,并介绍其拓展应用,为领域内专家学者提供系统的参考。
论文的主体部分围绕间歇采样转发干扰的技术发展历程展开了详尽的论述,可以概括为以下几个主要观点,每个观点都包含了丰富的技术细节、原理分析和引用支撑:
第一, 深入阐释了间歇采样转发干扰的基本原理与数学模型。 这是理解所有后续技术变体的基础。作者明确指出,ISRJ在数学上等价于用一个周期性矩形脉冲串(称为间歇采样脉冲)对截获的雷达信号进行时域调制。该脉冲串的采样时长(脉宽)为τ,重复周期为Ts。通过卷积与傅里叶变换分析,可以证明,生成的干扰信号频谱是原雷达信号频谱的周期性加权延拓,延拓周期为采样频率fs=1/Ts。这正是其经雷达匹配滤波器处理后能形成一系列距离假目标的根本原因——这些假目标对应于原信号频谱被搬移了n*fs(n为整数)后所产生的匹配滤波输出。文中通过公式推导和仿真图例(如图2,图3所示)直观展示了这一过程:不同的采样周期Ts会影响假目标之间的间隔和数量,而采样占空比(τ/Ts)则主要影响各阶假目标的幅度分布。占空比大,主假目标突出但次假目标衰减快;占空比小,则假目标数量增多、幅度更均匀。这为后续干扰样式的设计提供了理论依据。
第二, 系统梳理了从基础样式到改进样式的技术演进路径。 作者以时间和技术逻辑为线索,详细介绍了ISRJ技术的多样化发展。最初的研究集中在针对LFM雷达的“间歇采样单次转发”干扰,这是最基础的样式,每次采样后只转发一次。然而,这种方式形成的假目标串规律性强,次假目标能量衰减快。为了改善干扰效果,研究者们提出了多种改进的“采样-转发”时序逻辑:1. 间歇采样重复转发:将每次采样到的一小段信号重复转发多次(大于1次)后再进行下一次采样。这能有效增加假目标密度和能量,如图6所示,重复次数增加,次假目标群得到显著改善。2. 间歇采样逐次循环转发:采样一段,转发当前段,然后逆序转发之前存储的所有段,形成一个循环。这种方式能在雷达脉冲照射期间和结束后持续产生假目标。3. 间歇采样非均匀转发:为了打破假目标分布的规律性,提高欺骗性,提出了非均匀采样(采样子脉冲宽度随机或伪随机变化)和非均匀转发(转发次数或转发脉宽变化)的方法。例如,利用禁忌搜索算法优化采样脉宽和转发次数,或使用伪随机序列(如M序列)来控制采样过程。图7清晰地对比了单次、重复、循环及非均匀转发等不同样式的信号时序关系。
第三, 重点综述了基于ISRJ的“组合型”干扰技术,这是当前研究的一个活跃方向。 为了克服基础ISRJ样式假目标规律性强、能量利用率有待提高等缺点,研究者们将其与其他干扰技术有机结合,衍生出多种复合干扰样式。作者对此进行了分类总结:1. 与移频结合:在ISRJ的基础上对转发信号进行移频调制,可以灵活控制假目标串在距离上的空间分布(前移或后移),增强干扰的灵活性。2. 与卷积调制结合:这是非常重要的一类组合技术。将ISRJ信号与某种调制信号(如视频噪声、锯齿波、正弦波等)进行时域卷积。其中,“间歇采样灵巧噪声干扰”将ISRJ信号与视频噪声卷积,能够产生幅度和位置都呈现随机特性的假目标群(如图8所示),兼具欺骗和压制效果,极大破坏了假目标群的规律性。图9展示了基于卷积调制的ISRJ实现原理框图。3. 与其他调制方式结合:还包括多相位分段调制、混沌序列调制等,目的都是增加假目标分布的随机性和不可预测性,提升干扰信号的“灵巧性”和对抗雷达信号处理的难度。
第四, 拓展了ISRJ技术对抗先进雷达体制和波形的研究现状。 论文指出,ISRJ技术的强大适应性在于其本质是雷达信号的部分相干复制品。因此,研究已不仅限于传统的LFM雷达,而是广泛扩展到各类新体制雷达:1. 相位编码雷达:针对相位编码信号(如M序列)缺乏距离-多普勒耦合的特性,基础ISRJ难以形成导前假目标。为此,研究者提出了“部分接收、预测转发”的方法,即通过侦察分析部分码元来预测整个编码序列,从而实现导前假目标干扰。2. 合成孔径雷达/逆合成孔径雷达(SAR/ISAR):这是ISRJ技术应用的一个重要领域。在SAR中,干扰可在快时间域(距离向)、慢时间域(方位向)或二者同时进行。快时间域ISRJ 能在SAR图像上形成一列距离向假目标点(如图10a);慢时间域ISRJ 则形成方位向假目标点;二维ISRJ 则能产生“网状假目标串”(如图10b),实现区域遮盖。更进一步,为了增强欺骗性,研究将ISRJ与散射波干扰、微动调制等技术结合,使产生的假目标图像携带更逼真的目标散射特性信息,以对抗基于图像识别的雷达。对于ISAR,类似的技术也能形成二维虚假点目标或群目标(如图11,图12)。3. 其他先进体制:论文还简要提及了ISRJ在对抗空时自适应处理(STAP)、正交频分复用(OFDM)雷达、调频斜率捷变雷达、步进频SAR等方面的研究探索,展示了该技术广泛的潜在应用场景。
第五, 专门探讨了针对具备地面动目标指示能力的SAR(SAR-GMTI)的ISRJ干扰。 这是对抗雷达抗干扰技术演进的前沿方向。多通道SAR-GMTI能有效抑制静止杂波(包括许多传统欺骗干扰)。为此,研究者设计了方位向间歇采样延时转发干扰等方法。其核心思想是利用间歇采样在慢时间(方位向)制造多普勒频谱的周期性拓展,使得干扰信号在多通道对消处理中无法被完全抑制,从而形成能够“存活”下来的方位向假目标序列,有效对抗了GMTI的杂波抑制能力。
第六, 简要介绍了间歇采样思想在雷达探测等非干扰领域的拓展应用。 这表明间歇采样作为一种信号处理思路,其价值超越了电子对抗范畴。例如,文中提到可将其用于有源对消隐身,即通过对消信号进行间歇采样处理,以期在消除真实目标回波的同时,在雷达图像上形成虚假目标,混淆视听。
在论文的最后部分,作者虽然没有以一个独立的章节进行总结,但通过全文的梳理,清晰揭示了间歇采样转发干扰技术的重要价值和意义:首先,在工程应用价值上,它为解决小型化、低成本干扰平台在有限隔离条件下的快速、高效相干干扰问题提供了关键技术途径,具有重要的实战意义。其次,在技术发展价值上,ISRJ从一个解决具体工程难题的简单想法出发,通过十余年的发展,已经演化出一个包含多种基础样式、改进样式和复合样式的庞大技术体系,展现了强大的生命力和适应性。它不仅是单一的干扰手段,更成为一个可与其他技术灵活融合的“干扰生成平台”。最后,该技术的研究也反向推动了雷达抗干扰技术的发展,促进了雷达波形设计(如捷变、编码)、信号处理算法(如动目标检测、图像识别)等方面的进步,形成了“矛”与“盾”相互砥砺、共同发展的局面。
潘小义研究员团队的这篇综述论文,全面、系统且深入地回顾了间歇采样转发干扰技术从诞生到蓬勃发展的全过程。文章结构清晰,从基本原理到核心变体,从对抗传统雷达到挑战新体制系统,层层递进,涵盖了理论分析、技术实现和应用拓展等多个维度。文中引用了大量国内外相关研究文献(通过标注的参考文献数量可见一斑),使得论述扎实有据。该文不仅是对过去研究成果的出色总结,更为未来该领域的研究指明了方向,例如如何设计更智能、更自适应、欺骗性更强的ISRJ样式,以及如何深化其在对抗认知雷达、多功能一体化雷达等更先进系统方面的研究。因此,这篇论文对于雷达对抗领域的研究人员和工程技术人员而言,是一份极具参考价值的权威文献。