【最新成果】基于频控阵的无源定位对抗技术
前言
无源定位是指定位设备自身不发射电磁波，通过截获辐射源信号进行分析从而获得辐射源的地理位置，它在现代电子战领域中占据着重要的地位。电子科技大学张顺生、王文钦教授团队提出了一种新的对抗无源定位系统的方法，通过借助频控阵这一新体制雷达，降低了无源定位系统的定位精度和定位效能，对研究新一代同时具备主动探测和无源定位对抗能力的电子系统具备重要的意义。
图1 双站无源定位概念图
背景介绍
无源定位通过截获目标辐射源信号进行分析，其在整个定位过程中保持无线电静默，因而具有作用距离远、保密性强等特点。如何让己方的雷达、通信辐射源在主动探测外界环境的同时保护自身的位置，在现代电子战中显得尤为重要。传统对抗无源定位的手段多采用对抗有源雷达的方式，包括电子干扰、射频隐身等方法。然而，采用电子干扰手段首先需要侦察无源定位系统的位置信息，在复杂的战场环境下很难实现。采用射频隐身的矛盾在于：电子系统一方面在感知环节需利用射频辐射主动感知战场态势，另一方面要避免因使用射频而被地方无源定位系统截获到信号。利用近些年来兴起的频控阵所具有的时变波束特征，电子科技大学的张顺生、王文钦教授团队提出了一种新的研究思路：在不影响频控阵天线对外界感知的前提下，探究频控阵辐射的信号是否具备对抗无源定位系统的能力，研究频控阵辐射信号对不同体制的侦察系统定位性能的影响。理论分析和仿真结果验证了频控阵辐射的信号对测向侦察系统和时频差定位系统具有定位欺骗能力，这为研究新一代的具备探测与反侦察一体化的电子系统提供了重要的技术支撑。
该工作已发表在《雷达学报》网络优先出版的论文“基于频控阵的无源定位对抗技术”（关浩亮，张顺生，王文钦），供读者参阅。
论文介绍
该文首先对无源定位系统接收不同类型频控阵辐射源的信号进行了建模分析，通过分析不同类型频控阵信号的半功率波束宽度，指出了不同频偏类型频控阵信号的时变特性会影响无源定位系统接收信号的信噪比，进而影响无源定位系统的定位精度和定位效能。
接下来，该文以传统单基线干涉仪测向体制为例，研究了高斯白噪声下无源定位系统对频控阵辐射源测向估计误差的克拉美罗(CRB)界限，从理论分析和仿真验证两方面表明频控阵辐射源具备对抗干涉仪测向体制的无源定位系统。并以此为基础，给出了频控阵辐射源仍然具备对抗双站或多站基于测向体制的无源定位系统的能力。
而后，该文又以双站常用的时频差定位体制为例，研究了频控阵辐射信号在对抗双站时频差定位中的可行性。文中对比了频控阵信号和相控阵信号的互模糊函数图，指出了在以互模糊函数估计时频差方法中，频控阵信号的互模糊函数峰值幅度更低，对噪声更加敏感，并存在时差模糊和频差模糊的现象。通过分析频控阵信号时频差估计中的CRB界限，对比了不同类型频控阵参数对定位对抗效能的贡献。同时，利用遗传算法进一步优化频偏，能够有效提升频控阵辐射源对抗无源定位系统的能力。
(a)相控阵信号 (b)频控阵信号
图4 不同类型辐射源信号的互模糊函数图
最后，该文构建了一个定位场景，绘制了频控阵和相控阵两种辐射源在相同的无源侦察条件下的定位误差，通过几何精度因子（GDOP）表明频控阵辐射源相比相控阵辐射源具有更大的定位误差，即频控阵辐射源具有一定的定位欺骗能力。
(a)频控阵辐射源 (b) 相控阵辐射源
图5 不同类型辐射源的定位误差分布
作者介绍
关浩亮，男，河北石家庄人。现为电子科技大学信息与通信工程学院在读博士研究生，主要研究方向为阵列信号处理。
张顺生，男，安徽怀宁人，研究员，博士生导师，主要研究方向为新体制雷达探测与成像。
王文钦，男，四川成都人，教授，博士生导师，主要研究方向为阵列处理及其在雷达、通信和电子对抗中的应用。
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编辑：陈琳 吕宗森
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