本發(fā)明屬于智能隱身技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有源對消隱身系統(tǒng)及方法，利用相干手段在目標(biāo)上人為生成對消電磁波，與目標(biāo)的散射場相抵消，從而減弱雷達接收到的目標(biāo)真實回波，達到隱身目的。

背景技術(shù)：

目標(biāo)對電磁波的反射基于目標(biāo)表面感應(yīng)電流的二次輻射。根據(jù)電磁逆散射理論，若源的輻射場分布己知，反過來又可以得到散射體的特性和場源分布。而從目標(biāo)對雷達的隱身看，往往只需雷達所在的一個小的立體角范圍內(nèi)實現(xiàn)電磁波對消，此時也只需給出這一特定區(qū)域的遠區(qū)電磁場數(shù)值即可。根據(jù)雷達反射截面RCS的表達式

式中，為目標(biāo)RCS的復(fù)數(shù)平方根；e_r為極化方向k為自由空間波數(shù)；E_s和E_i分別為回到接收點的反射電場矢量和入射電場矢量；r為目標(biāo)離雷達的距離?？梢?，只要通過有源或無源的手段，降低投照到目標(biāo)的信號強度，則從目標(biāo)散射回雷達的信號強度相應(yīng)地更弱了，從而減小了RCS?；蛘咧唤档湍繕?biāo)散射回波也可以達到雷達散射截面縮減(RCSR)的目的。

基于現(xiàn)代微電子、數(shù)字陣列技術(shù)及計算機等技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)用，目標(biāo)在不同方向的RCS數(shù)值可以精確地測到，而瞬態(tài)的雷達入射場也可以通過平臺上的傳感器精確測到。這樣根據(jù)式(1)的定義，可推導(dǎo)出目標(biāo)在雷達方向上的散射場，即

在雷達方向與散射場相干但相位相反的場總是可以產(chǎn)生出來的,因此,有源電磁波對消在理論和技術(shù)上都是可行的。實際有源隱身效果將取決于雷達信號參數(shù)測量精度和對消輻射源參數(shù)的控制精度以及實時性等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有源雷達對消隱身系統(tǒng)及方法，其能夠降低甚至消除探測雷達接收到的被保護目標(biāo)散射場，實現(xiàn)目標(biāo)物體雷達隱身的目的。

所述有源雷達對消隱身系統(tǒng)包括信號偵收系統(tǒng)、計算機信息處理系統(tǒng)、目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫、對消波(場)發(fā)射天線。偵收系統(tǒng)用來快速準(zhǔn)確地測量出入射雷達波的頻率、相位、幅度、波形、極化形式和雷達的空間位置等；計算機信息處理系統(tǒng)用于對接收的雷達信號進行分析、目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫的RCS數(shù)據(jù)查找、相干對消波的生成與發(fā)射控制；目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫用于存儲被保護目標(biāo)對于不同參數(shù)的來波信號下的RCS值；對消波發(fā)射天線在計算機信息處理系統(tǒng)的控制下實時自動產(chǎn)生具有合適強度、頻率相位、極化和波形的對消電磁場。

一種有源雷達對消隱身方法，具體包括以下步驟：

步驟1、偵收系統(tǒng)實時探測雷達來波信號，通過各項傳感器快速準(zhǔn)確地測量出入射雷達波的頻率、相位、幅度、波形、極化形式和雷達的空間位置等；

步驟2、在計算機信息處理系統(tǒng)的控制下從目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫中提取出在該雷達波照射下被保護目標(biāo)的反射特性，保證對消信號生成的實時性；

步驟3、在計算機信息處理系統(tǒng)的控制下，對消波發(fā)射天線實時地自動產(chǎn)生具有合適強度、頻率相位、極化和波形的轉(zhuǎn)發(fā)對消波，在雷達接收天線處抵消目標(biāo)原有的回波。

本發(fā)明的有益效果是：

有源對消隱身具有作用波段寬、適用于任何被保護目標(biāo)的優(yōu)勢。本發(fā)明采用離線計算的方法，預(yù)先建立目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫，解決了目標(biāo)雷達散射界面計算量大、系統(tǒng)延時長、反應(yīng)速度慢的問題。通過計算機信息處理系統(tǒng)的控制，可以實時調(diào)整對消波的參數(shù)使對方的雷達接收機始終處于合成方向圖的零點，能適用于各種不同體制雷達的回波對消隱身。系統(tǒng)采用模塊化組件，既減小了系統(tǒng)的體積，又提高了可靠性，具有使用維護方便、可擴展升級的優(yōu)點，提高了對消隱身系統(tǒng)的工程應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中有源對消隱身系統(tǒng)及方法的原理結(jié)構(gòu)圖

圖2是本發(fā)明中有源對消系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖

圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

具體實施方式

雷達天線接收到的雷達信號經(jīng)偵察接收設(shè)備一路進入轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)中，一路進入數(shù)字信號處理與控制單元進行分析，獲得該雷達相關(guān)信息，主要包括雷達輻射源方位、雷達信號的各種參數(shù)和雷達的工作狀態(tài)。然后在預(yù)先存儲于存儲器中的目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫中查找到對應(yīng)該雷達信號的目標(biāo)回波信號參數(shù)，再通過比較調(diào)整電路將雷達信號調(diào)整到與該回波信號相一致，輸出后進行多普勒頻移調(diào)制，最后相干疊加噪聲信號和雜波信號，經(jīng)功率合成與波束形成網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射天線發(fā)射出去形成有源對消波。有源對消系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖2。各個模塊的功能與工作機制如下：

(1)偵察接收設(shè)備

用于偵察接收立體空間中的雷達信號。

(2)轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)

主要由數(shù)字射頻存儲器(DRFM)、數(shù)字移相器、數(shù)字衰減器、加法器和檢波器組成。結(jié)構(gòu)框圖見圖3。工作進程如下：DRFM將接收到的雷達信號儲存并高精度的復(fù)制該信號；該信號經(jīng)數(shù)字衰減器(幅度調(diào)整)、數(shù)字移相器(相位調(diào)整)后與數(shù)字信號處理與控制單元產(chǎn)生的波信號通過加法器相加，其和送檢波器，檢波后得到的直流電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接口送到數(shù)字信號處理與控制單元中，當(dāng)檢波器具有最小的輸出值時，系統(tǒng)達到零平衡，此時數(shù)字信號處理與控制單元發(fā)送指令給轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)，將雷達信號傳送到多普勒頻移調(diào)制模塊。

(3)存儲器

主要用于存儲數(shù)據(jù)庫文件，包括目標(biāo)回波數(shù)據(jù)庫、雜波數(shù)據(jù)庫和噪聲數(shù)據(jù)庫。假設(shè)雷達回波信號由三部分構(gòu)成:目標(biāo)回波信號、噪聲信號和雜波信號。因此，雷達回波可理想化地描述為以下形式:

x(t)＝s(t)+n(t)+c(t)

式中s(t)表示目標(biāo)回波信號；n(t)表示噪聲信號；c(t)表示雜波信號。

1)目標(biāo)回波數(shù)據(jù)庫的建立。由于機載相控陣?yán)走_對消波信號的計算量很大，甚至不能有流水線延遲，要實現(xiàn)實時計算極其困難，為此采用離線計算的方法，即預(yù)先獲得目標(biāo)的RCS值，建立目標(biāo)散射數(shù)據(jù)庫。目前的主要方法是采用近似RCS預(yù)測方法獲得復(fù)雜目標(biāo)的RCS值，預(yù)測與真實RCS的誤差可以保證在幾個分貝以內(nèi)，最常用的近似方法有：幾何光學(xué)法、物理光學(xué)法、衍射幾何原理法、衍射物理原理法以及等效電流法。2)雜波和噪聲信號數(shù)據(jù)庫的建立。雷達系統(tǒng)的噪聲通常是高斯分布的白噪聲，因此可以采用蒙特卡洛方法模擬產(chǎn)生。

(4)數(shù)字信號處理與控制單元是有源對消系統(tǒng)的核心模塊，主要用于對接收到的雷達信號進行分析；目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的RCS數(shù)據(jù)查找；根據(jù)從目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中查找到的對應(yīng)該雷達的RCS數(shù)據(jù)生成波形發(fā)送至轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)與其內(nèi)部波形進行比較相加；控制多普勒頻移調(diào)制通道；在目標(biāo)回波上相干疊加雜波和噪聲信號，并控制功率合成與波束形成產(chǎn)生準(zhǔn)確的對消波數(shù)字信號。

(5)多普勒頻移調(diào)制

對轉(zhuǎn)發(fā)式有源系統(tǒng)輸出的信號進行多普勒頻率的疊加，用來產(chǎn)生帶有多普勒頻移信息的雷達信號。帶有多普勒頻率的信號才是真實反映目標(biāo)與照射雷達相對位置關(guān)系的信號。

(6)功率合成與波束形成

根據(jù)數(shù)字信號處理與控制單元的控制指令對信號進行功率分配，形成所需的數(shù)字波束，關(guān)閉接收通道，打開發(fā)射通道將該波束經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去。