作者：王雪松 等
出版社：电子工业出版社
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现代雷达电子战系统建模与仿真试读：
前言
现代战争的表现形态发生着重大而深刻的变化，雷达电子战已成为现代战争中不可缺少的重要组成部分，它贯穿于现代战争的全过程和所有作战行动之中。雷达电子战与反对抗的战术技术水平已经成为决定现代高技术局部战争胜负的关键因素之一，而雷达电子战本身也已从双方单一装备间的对抗，发展到系统对系统、体系对体系间的对抗。建造与发展一个整体效能高、反应速度快、生存能力强的雷达电子战系统是打赢高技术战争的必需条件。在此背景下，寻求一种有效手段用以分析、评估现代雷达电子战的性能/效能已成为目前世界各国关注的热点。
仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及其他有关专业技术为基础，以计算机系统和有关的物理效应设备为工具，利用模型对系统进行研究、分析、评估、决策并参与系统运行的一门多学科的综合性技术。利用现代建模与仿真技术，构建虚拟战场，进行若干典型战情下的电子战试验，不但便于实现，而且具有可控、无破坏、安全、可重复、高效等优点。采用这种方法，不仅可以仿真新型雷达系统与某一特定电子干扰的单一对抗，而且可以仿真它与多种干扰的综合对抗，上升到系统对抗甚至体系对抗的范畴。实际上，由于战场情况瞬息万变，电磁环境极其复杂，通过仿真手段对雷达电子战进行评估可能是目前最为有效的方法。不仅雷达电子战评估需要应用现代建模与仿真技术，现代雷达电子战装备发展论证、型号研制、鉴定定型、训练使用、作战应用、装备采办等全过程都离不开建模仿真技术。
本书系统、全面地介绍了现代雷达电子战系统的建模与仿真技术，全书共分10章。第1章为绪论，概括性介绍了雷达电子战的基本概念、发展历程和实现途径。第2章为雷达目标特性与电磁环境的建模与仿真，介绍了雷达目标特性模型、大气传输效应模型、地/海面散射模型以及地基雷达和机载雷达的杂波仿真。第3章为无源干扰的建模与仿真，介绍了箔条云的扩散模型、极化散射模型、功率谱模型及箔条云雷达回波仿真方法。第4章为先进有源干扰的建模与仿真，重点介绍了间歇采样转发的基本原理及其实现方法，还介绍了针对恒虚警检测的多假目标干扰、移频干扰等新型有源干扰方法。第5章为相控阵雷达建模与仿真，介绍了相控阵雷达天线、信号处理、数据处理、任务调度等建模与仿真。第6章为合成孔径雷达（SAR）的建模与仿真，介绍了极化SAR建模与仿真、干涉SAR建模与仿真以及对抗条件下SAR的建模与仿真。第7章为脉冲多普勒雷达导引头的建模与仿真，介绍了脉冲多普勒雷达的回波模型、信号处理模型和数据处理模型，并进行了对抗条件下的仿真。第8章为雷达电子战系统分布式仿真，介绍了雷达电子战的分布式仿真平台——高层体系结构（HLA），并介绍了相应的仿真实例。第9章为雷达电子战效果效能评估模型，介绍了雷达电子战效果效能评估的基本方法和雷达电子战效果评估的指标体系。第10章为现代雷达电子战仿真与评估系统实例，介绍了三个典型雷达电子战系统，内容涉及防空、反导、SAR对抗等方面，描述了其基本组成，给出了部分试验结果。
雷达电子战是一个发展十分迅速的领域，本书力求将新的内容介绍给读者。但是，新的干扰技术、抗干扰技术、仿真方法都在迅速发展，本书难以做到面面俱到。同时，由于雷达电子战仿真涵盖的内容十分丰富，尽管我们在编著本书时做了种种努力，但限于水平和知识结构有限，书中还会有不少的问题甚至是错误，希望读者批评指正。
本书是集体智慧的结晶，王雪松、肖顺平、冯德军共同拟定了全书内容，通过集体讨论进行了分工。王雪松、肖顺平、冯德军编著第1章；肖顺平、冯德军、施龙飞编著第2章；王雪松、李金梁编著第3章；刘忠、李永祯编著第4章；周颖、丹梅编著第5章；王雪松、代大海编著第6章；刘建成、王涛编著第7章；赵锋、杨建华编著第8章；周颖、赵锋、杨建华编著第9章；杨建华、丹梅、代大海编著第10章。初稿完成后，冯德军对全书进行了整理和定稿。在编著过程中，王伟、张文明、李盾等教师参加了本书部分内容的探讨，博士生刘勇、刑世其、刘义、赵晶、来庆福参加了书稿的整理、审订工作。书中还有很多内容参考了所在课题组老师和研究生的研究成果，在此不一一列出。最后还要感谢作者所在单位领导和同事们对出版本书的支持。
编著者第1章 绪论
本章内容安排如下：
★ 概述
★ 现代雷达电子战的作用
★ 雷达对抗技术的发展
★ 雷达电子战仿真实现1.1 概述1.1.1 雷达电子战概述
当提到战争中所使用的武器的时候，我们很自然就会想到枪炮、子弹、坦克、军舰、飞机导弹等这一类人们所熟知的东西。随着现代战争的需要和无线电电子技术的发展，在军事上为了有效地组织作战和发挥杀伤武器的威力，逐渐地使用了各种无线电设备，如通信、导航、雷达、制导、遥控遥测等。由于无线电设备的特点是向空间辐射或者由空间接收电磁波来进行工作的，因此，使得无线电设备容易受到敌方的侦察和干扰，从而可能造成我方的军事通信和指挥中断、雷达迷盲、武器失控等严重现象。为此必须采取相应的对抗措施，使我方无线电设备免遭敌方侦察和干扰以保障军事通信、雷达及武器系统的正常工作和效能的充分发挥，同时采用必要的措施以削弱敌方各种电子设备的功能。因此，伴随着现代武器的使用，近几十年来逐渐形成了一个新的特殊战场——“电子战”。这是一种敌我双方利用无线电电子设备或器材进行相互对抗的电磁斗争，故又常称为电子对抗。
电子战最初起始于无线电通信对抗，随着电子战活动的不断发展，覆盖范畴和频域范围也逐渐扩大。目前，已涵盖声波、短波、超短波、微波直到红外、激光的全频段，其定义也在不断地更新、丰富和发展。目前对电子战的定义：利用电磁能、定向能、水声能等技术手段，确定、扰乱、削弱、破坏和摧毁敌方电子信息系统、电子设备等，同时保护我方电子信息系统、电子设备的正常使用而采取的各种战术技术措施和行为。电子战包括电子侦察、电子攻击和电子防护三个方面。
电子侦察是指使用电子技术手段，对电磁（或水声）信号进行搜索、截获、测量、分析、识别，以获取敌方电子信息系统、电子设备的技术参数、功能、类型、位置、用途以及相关武器和平台类别等情报信息的侦察。它包括电子情报侦察和电子支援侦察。
电子攻击是指使用电磁能、定向能、声能等技术手段，扰乱、削弱、破坏、摧毁敌方电子信息系统、电子设备及相关武器或人员作战效能的各种战术技术措施和行动。它包括电子干扰、反辐射摧毁、定向能攻击、计算机病毒干扰等。
电子防御是指使用电子或其他技术手段，在敌方或我方实施电子对抗侦察及电子进攻时，保护我方电子信息系统、电子设备及相关武器系统或人员的作战效能的各种战术技术措施和行动。
电子战的应用功能分类如图1-1所示。
雷达电子战（雷达对抗）是电子战的重要组成部分，它是以雷达及由雷达组成的系统为作战目标，以雷达干扰机、雷达侦察机等为主要作战装备，以电磁波的发射、吸收、反射、传输、接收、处理等形式展开的，是侦察、压制敌方电磁频谱的使用并增强我方电磁频谱使用有效性的作战行为。图1-1 电子战的应用功能分类
雷达电子战围绕雷达对抗与反对抗展开，包括雷达侦察、雷达干扰、反辐射攻击、雷达隐身和综合雷达对抗，其作战对象主要包括敌方预警探测系统和武器控制系统中的军用雷达，以及由这些雷达构成的雷达网，具体地可分为预警探测雷达、目标监视和引导雷达、火控和制导雷达、雷达导引头等。雷达侦察利用各种平台上的雷达侦察设备，通过对敌雷达辐射信号的截获、测量、分析、识别和定位，获取雷达信号的技术参数，及雷达位置、类型和部署等情报；雷达干扰通过辐射、转发、反射或吸收电磁能量，以削弱或破坏敌方雷达探测和跟踪能力，是雷达对抗中的进攻性手段，它是电子软杀伤手段；反辐射攻击应用电子侦察技术截获和跟踪敌防空体系中的雷达等电磁辐射源目标，并引导杀伤性兵器摧毁辐射源目标，它是硬杀伤手段；雷达隐身技术通过设计特殊的平台外形、涂覆特殊材料、采取其他措施吸收雷达波，减少目标的雷达反射截面，降低雷达探测距离；综合雷达对抗综合应用雷达侦察、雷达干扰、反辐射攻击器材和手段，对所选定的目标实施综合对抗，以达到最大的作战效能。雷达侦察、雷达干扰、反辐射攻击是三个传统的雷达对抗领域，雷达隐身和综合雷达对抗是最近发展的新领域。随着隐身武器和定向能武器的研制成功与投入使用，以降低目标雷达信号特征为目的的隐身技术，以降低目标隐身能力为目的的反隐身技术，以及以干扰或烧毁军事电子设备为目的的定向能武器（微波武器、激光武器）等技术也逐渐成为雷达电子战的新技术领域。雷达对抗的体系结构，如图1-2所示。图1-2 雷达对抗的体系结构1.1.2 雷达电子战的作用
现代战场的一个典型特征是电磁环境日趋复杂，其中雷达辐射的信号及其对抗信号是复杂战场环境的重要组成部分。据分析，在现代的典型防空作战中，当飞机在距离地（海）面300m以上高度飞行时，周围有300～400部雷达以600～700个不同的频率的波束对其进行搜索，同时还有30～40部雷达用40～50个波束跟踪或者以扇形扫描进行搜索。正是由于雷达等大量信息探测设备的应用，使得战场对于作战双方都变得日趋透明。如果破坏了作战对手的雷达的正常工作，也就破坏了武器系统的重要信息来源，使对方的指挥控制系统和武器系统成为“瞎子”、“聋子”，从而获得战场的制信息权和主动权。因此，对雷达实施的电子对抗和电子反对抗具有重要的地位。下面的两场战争实例充分说明了这一点。
1982年，贝卡谷地的战斗是一场闻名天下的电子战。以色列采用了多种电子战措施，其中雷达电子战占据了主要地位，确保了战场的主动，最后取得了全面的胜利，成为雷达电子战的经典典范。整个战争分为三个阶段。
第一阶段：电子侦察。叙利亚军队在黎巴嫩的贝卡谷地构筑了19个“萨姆”-6导弹基地，他们认为，在第四次中东战争中，“萨姆”-6导弹非常有效，以色列空军不会来攻击贝卡谷地。而以色列在“猛犬”无人机上装备了高分辨力的照相机和电视摄像机，在“侦察兵”无人机上装备了电子侦察装置，对叙军进行侦察，确定了“萨姆”导弹基地的位置和叙军的雷达参数。
第二阶段：电子干扰。“猛犬”无人机和“侦察兵”无人机被作为诱饵使用，它们装备了电子干扰设备，使雷达显示的目标像真正的飞机在飞行一样。叙军受到欺骗，认为以军来袭，开动雷达并发射导弹。以军用装备在波音707改装的电子战飞机及无人机上的通信干扰设备干扰了叙军的通信网，剥夺了叙军有组织的战斗能力。
第三阶段：电子攻击。当波音707电子战飞机确认叙军的全部雷达都已启动，发射架上的导弹全部发射后，就开始攻击雷达站和导弹发射装置。同时，用火箭弹散布箔条，干扰叙军雷达。紧接着，波音707电子战飞机进行电波干扰，彻底干扰掉警戒控制雷达和地空导弹射击控制雷达。叙军由于雷达被破坏，虽然发射了地对空导弹，但无一命中目标。为干扰激光武器，叙军释放了烟雾，但时间已晚，反而暴露了导弹基地位置，导致以军攻击。最后，叙军关闭所有雷达也没奏效。战争的结果，以色列仅用了6min就摧毁了叙利亚该地区所有的19个导弹基地。
贝卡谷地的大捷充分证明了雷达电子战对于获取现代战争胜利的重要意义。由于雷达在现代武器系统中的重要地位，失去雷达的探测能力实际上也就意味着失去打击能力，将处于完全被动挨打的地位。距我们很近的一场大规模战争——海湾战争更加深刻地说明了这一点。
海湾战争中的雷达电子战是战争历史上规模最大、范围最广、强度最高、影响战局最深远的雷达电子战战例之一。多国部队在战争中使用了上百架电子战飞机及大量的电子战设备和器材，对伊军实施了强大的电子进攻。战争一开始，美军AH-46直升机就摧毁了伊拉克南部预警雷达站，美军F-117隐身战斗机深入伊拉克雷达覆盖区而未被发现，并攻击了伊拉克的一个防空截击指控中心和一个防空作战指挥中心，使得伊拉克的雷达覆盖区和指挥网出现了缺口。接着，美军的EF-111A等电子战飞机进入伊拉克，干扰伊早期预警雷达、测高雷达、跟踪雷达等，并施放欺骗干扰，在没有多国部队飞机的地方制造假目标，诱使伊方启动雷达进行火力攻击，从而暴露雷达位置，被美军导弹摧毁。由于连续不断地使用护航机和防区外干扰机、反辐射导弹、精确制导导弹、诱饵及有源自卫干扰机等，伊拉克的综合防空系统遭到彻底破坏。在42天的战斗中，伊拉克有250部雷达被摧毁，而多国部队的飞机损失率仅为0.425%。
海湾战争再次证明了雷达电子战的重大作用。伊拉克的防空系统在多国部队强大的电子干扰下，几乎瘫痪。多国部队对伊拉克的防空雷达系统、指挥通信系统进行电子压制和反辐射摧毁，最终取得了胜利。从这些战争可以看出，雷达电子战已作为现代战争的重要组成部分贯穿于战争的始终，并影响着战争的进程和结局。可以这样说：雷达电子对抗能力强的一方在战争一开始就可使敌人对整个战场的感知迷茫，从而赢得战争的主动权，赢得战争的胜利。1.1.3 雷达电子战仿真的现实需求
从最近几年的几场战争可以看出，现代战争的表现形态发生了重大而深刻的变化，雷达电子战已成为现代战争中不可缺少的重要组成部分，它贯穿于现代战争的全过程和所有作战行动之中。雷达电子战的战术技术水平已经成为决定现代高技术局部战争胜负的关键因素之一，而雷达电子战本身也已从双方单一装备间的对抗，发展到系统对系统、体系对体系间的对抗。建造与发展一个整体效能佳、效益高、反应快、生存能力强的军事电子战系统是打赢一场高技术战争的必需条件。在此背景下，寻求一种有效技术手段用以分析、评估现代防御系统电子战的性能/效能已成为当前世界各国的研究热点和难点。通过实装演习是评估武器系统雷达电子战能力的可靠方法，但依靠有限的实战演习难以评估雷达及电子干扰装置在实际作战中的电子战能力。另外，实战演习还具有耗时长、费用高、易受环境制约、试验结果不可重复等缺陷，这使得通过实战演习对攻防对抗双方的雷达电子战能力进行全面、综合的评估难以进行。以AN/MPQ-53（“爱国者”雷达）、AN/SPY-1D（“宙斯盾”雷达）、GBR（导弹防御系统地基雷达）等新型雷达系统为例，它们的先进性、对抗性和实战性十分突出，这给鉴定和评估带来了很大的困难，主要体现在以下几个方面：
① 几乎不可能得到真实的作战对象装备；
② 几乎不可能完全准确确定作战对象战时应用的技术状态和参数；
③ 几乎不可能完全按照真实作战战情进行外场实装对抗试验。
仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统和有关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对系统进行研究、分析、评估、决策并参与系统运行的一门多学科的综合性技术。利用现代建模与仿真技术，构建虚拟的战场电磁环境，进行若干典型战情下的电子干扰与抗干扰试验，不但便于实现，而且具有可控、无破坏、安全、可重复、高效等优点。采用这种方法，不仅可以实现新型雷达系统与某一特定电子干扰的单一对抗，而且可以实现它与多种干扰的综合对抗，上升到系统对抗甚至体系对抗的范畴。实际上，由于战场情况瞬息万变，电磁环境极其复杂，通过仿真手段对雷达电子战进行评估甚至是目前唯一有效的方法。
实际上，不仅雷达电子战评估需要应用现代建模与仿真技术，而且电子信息系统的装备发展论证、型号研制、鉴定定型、训练使用、作战应用、装备采办等全过程都离不开现代建模仿真技术。以新型电子信息武器装备发展为例，对仿真技术的需求体现在以下几个方面。
1.武器装备的发展论证
利用仿真技术对联合作战条件下武器装备的作战效能和对整体作战能力的贡献进行分析和比较，通过对武器装备在系统中的作战效能的影响分析，确定武器装备发展的军事需求及主要战技指标，设计武器装备发展的备选方案，为型号系统的研制提供决策依据，并可进一步为总兵力的规划、各军种规模、兵力结构、作战部署计划等方面提出合理建议。
2.新型武器系统的设计与研制
在新型武器系统的设计及研制过程中，利用仿真系统帮助设计者准确地判断武器装备的性能及各种战技指标的满足情况，并可通过仿真系统构建的虚拟战场环境对武器系统的设计方案和战技指标的合理性进行检验，以避免由于方案的不合理造成资源浪费，缩短研制周期。
3.装备试验鉴定及评估
新型武器装备系统结构复杂、功能众多，而且与其他主战武器结合紧密，依靠有限的实战演习难以综合评估新型武器系统在实际作战中的电子战能力。利用系统建模及仿真技术，装备试验靶场可以实现复杂电磁环境下电子信息作战的逼真电磁环境，不仅可以满足在复杂电磁环境下对武器系统进行试验鉴定与综合评估的需要，还可对武器装备的发展规划、先期概念演示以及电子信息作战战法研究等提供强有力的技术支持。
4.作战训练及演练
在充分利用对武器装备进行仿真实验鉴定与评估资源的基础上，开发各种训练模拟器，提供通用的或专用的武器装备演练、训练模拟系统，形成逼真的人在回路的训练环境，从而实现对武器装备指战人员的训练。对于复杂电磁环境下联合作战的训练、演练而言，迫切需要为各军兵种创造一个无缝一体化联合作战空间，通过和战场空间范4围内的CI系统及其他装备互连，为受训者提供一个近似实战的联合训练环境。
5.战法研究
包括对高新技术和新概念武器的先期技术演示和新的战术应用方法研究，检验和评估部队编制和作战方案，以信息战为先导、以CISR为中枢的联合作战研究等。利用仿真技术，建立虚拟战场环境进行电子信息系统及装备作战效能评估，这是一条切实可行且灵活便捷的途径。通过该方法能够对电子战武器装备进行性能分析和研制优化、开展对抗战技法研究并在此基础上进行雷达电子战攻防对抗演练。1.2 现代雷达系统的发展1.2.1 雷达系统的发展历程
被称为现代战争“千里眼”的雷达是英文Radar的音译，而英文Radar一词又是英文无线电探测与测距字头缩写词。有趣的是，它顺着读是“雷达”，倒着读也是“雷达”。
雷达作为一种电子装备，服务于人类已有70多年的历史。1864年，科学家麦克斯韦提出了电磁理论，预见了电磁波的存在。1886年，科学家赫兹成功地进行了用人工方法产生电磁波的试验，证明了“无线电”的存在。1903年，科学家威尔斯梅耶探测到了从船上反射回来的电磁波。1922年，科学家马可尼首次提出利用电磁波探测海上目标的存在及其位置。同年，美国海军实验室研制出发射和接收分置的试验设备，且探测到了一只木船，这是雷达的“雏形”（实际是一种双基雷达）。以后随着阴极射线管、电子管的问世，到1935年，英国人研制出比较完整的雷达整机且探测到60km外的轰炸机，1938年，美国人制造了第一部防空火控雷达。同年，美国无线电公司生产的第一部XAF舰载雷达安装于美国“纽约”号战舰上。1939年，英国人在飞机上安装了第一部机载预警雷达，从此作为20世纪最伟大的无线电应用创新——雷达开始走上军用及民用舞台，犹如在苍茫大海上找到了一种远距离、不受气候影响的探照灯，可以随时随地地搜索、跟踪各种来袭空中、海上、陆上目标。雷达的问世，开辟了近代战争的新纪元，标志着初步信息化战争的开始。
第二次世界大战初期，英国首先使用雷达预报和防御空袭。第二次世界大战期间，各交战国都在研制这种设备，雷达技术得到了飞速的发展。战后进入持续近半个世纪的冷战时期，在军备竞赛的刺激和推动下，针对航空、航海、航天、导航、气象预报、空中交通管制等方面，雷达探测技术得到了迅速的发展。雷达技术的发展，反过来又促使雷达进一步获得了更加广泛的应用。第二次世界大战以来，每个时期都有标志性的雷达技术或系统研制成功。
20世纪50年代，常规雷达技术取得了飞快的发展。为适应对人造卫星、弹道导弹和地空导弹的观测需要，开始出现超远距离探测雷达和精密跟踪雷达，雷达作用距离延伸到几百千米，测量精度都有明显提高。50年代早期，进行了合成孔径雷达（SAR）的原理试验；50年代末期，研制成功大型VHF、UHF雷达，其相控阵天线宽达数十米、高达数米，具有多目标检测功能，建成了弹道导弹早期预警雷达（BMEWS）和多功能相控阵跟踪制导雷达。中国在50年代开始研制各种远程警戒雷达、地空导弹用制导雷达和搜索雷达。
20世纪60年代是大型雷达最为兴旺的时代，美、苏相继开始研制外空监视和洲际弹道导弹预警用的超远程相控阵雷达，美国研制成功的AN/FPS-85是世界第一部正式用于探测和跟踪空间物体的大型相控阵雷达。60年代后期数字技术的发展给雷达技术带来了一场革命，并一直延续至今。目前，几乎所有的雷达信号处理设备都是数字式的。1964年，美国海军把机载动目标显示技术应用到E-2A预警机上，取得了成功，E-2A得以可靠地探测在海面上空飞行的飞机。60年代，中国也发展了用于精密跟踪弹道轨迹的靶场测量雷达、航空航天所用的地面和空载雷达。
20世纪70年代，是电子扫描雷达系统由研制进入实用的年代。反导弹防御系统的先进防御雷达（ADAR）启用，它能够识别真假再入弹头；丹麦“眼镜蛇”AN/FPS-108研制成功，其分辨力达到1m，美国用它观测和跟踪前苏联堪察加半岛靶场上空的多个再入弹道导弹的弹头。E-3预警机的脉冲多普勒雷达研制成功，使机载预警雷达有了重大发展。70年代也是先进雷达技术发展最辉煌的年代：机载警戒与指示雷达使用了超低旁瓣天线，出现了多目标定位的空中交通管制雷达，高分辨力SAR移植到民用，并进入空间飞行器。我国在此期间相继建成了大型单脉冲跟踪雷达和相控阵警戒试验雷达。
20世纪80年代，相控阵技术大量用于战术雷达，这期间研制成功的主要相控阵雷达，包括美国陆军的“爱国者”、海军的“宙斯盾”相控阵雷达系统和空军的B-1B系统，它们都已进入批量生产。在空间监视雷达方面，“铺路爪”全固态大型相控阵雷达是一个重大发展。中国也研制了各种高精度和多功能雷达。在防空导弹地面系统中引入了脉冲多普勒搜索雷达、单脉冲跟踪制导雷达和相控阵制导雷达。
20世纪90年代，全固态相控阵雷达进入实用阶段，美国用于反导的战区高空区域防御系统（THAAD）的TMD-GBR地基制导雷达是一部X波段全固态相控阵试验雷达，具有高分辨力，能够识别真假弹头。通用电气公司的机载固态相控阵雷达MASAR，以及德国、荷兰与加拿大联合研制的APAR将用于护卫舰上的防空导弹系统。在海湾战争与科索沃战争的刺激下，雷达又进入了新的发展阶段，对雷达观察隐身目标的能力、在反辐射导弹和电子战条件下的生存能力提出了更高的要求，对雷达测量目标特征参数和进行目标分类识别的能力有了更加强烈的需求。逆合成孔径成像技术、低速动目标探测技术、低截获概率技术、机载共形相控阵天线技术、有源电扫阵列技术、用于无人机平台的机载相控阵技术，都是90年代以来甚至进入21世纪以后雷达探测技术发展的重要内容。1.2.2 现代雷达系统的发展趋势
早期雷达的主要观察对象是飞机，雷达要测量的参数主要是飞机的距离、方位和仰角这三个坐标。为适应现代战争的需要，雷达要观测的目标，要获取的目标信息，与过去相比，已经有了很大的变化。
首先，观察的对象大为增加。飞机种类的增加，各类飞机性能的提高，给雷达提出了许多新的要求。例如，雷达应具有远距离探测能力、多批目标处理能力、高数据率、高精度测量、高分辨力能力和目标识别能力。低空飞行的巡航导弹成了雷达要观测的另一个重要目标，给雷达提出了新的课题。卫星、洲际弹道导弹、战术弹道导弹的出现，要求建立空间监视雷达网，其中包括各种地面大型雷达。
除了观测各种飞行目标外，地面与海面慢速运动目标及一些特殊的重点目标也成了雷达观察的对象。对地侦察、探测树丛中隐蔽的军事目标和地下工事的需要导致了SAR的广泛应用。
其次，在解决实时信息获取的任务中，现代雷达面临的突出问题是要能发现隐身飞机和其他小目标，要能观测低高度目标，并在反辐射导弹和激光制导炸弹等的硬打击下具有生存能力，在电子干扰环境下能正常工作。一部雷达要同时满足这些要求，往往是有矛盾的。雷达面临的这些生存威胁难题既给雷达带来了严重挑战，又给雷达发展提供了很好的机遇。雷达工作环境的恶化是现代雷达系统面临的严峻挑战。多数雷达都要求具有从强杂波环境中检测目标和提取目标参数的能力。对于存在多个方向的空间干扰情况，雷达必须具有自适应抑制干扰、频率捷变和极化捷变的能力。想要对付反辐射导弹对雷达的攻击，除了要求雷达发射天线具有低的天线副瓣以外，雷达还要配有诱饵站和具备低截获概率性能，即雷达辐射信号被敌方的反辐射导弹截获的概率应当保持在很低的水平。在反隐身和抗反辐射导弹的斗争中，双多基地雷达系统的作用特别受人重视，这使雷达系统的构成发生了深刻的变化，也促进了雷达数据处理和通信技术的发展。
此外，雷达作为先进武器系统的评估手段，近年来日益受到重视。各种分布式武器系统的出现，要求有多目标观测能力的测量雷达。高精度的武器系统要求测量雷达具有相应的高的测量精度。例如精确打击武器、精确制导导弹在研制过程中及在其性能评估阶段，必须要有精密测量雷达对其飞行轨迹、落点精度、脱靶量等进行测量和鉴定。具有突防能力的地地弹道导弹要求测量雷达具有相应的多目标、多参数测量能力。在战术战略导弹的发展过程中，测量雷达除进行弹道参数测量外，还必须具有目标特征参数的测量能力和多目标测量能力，以便识别真假目标和检验它们的突防能力。这类雷达还用于卫星和导弹发射时的安全控制和轨道测量。对这类雷达的主要要求，除了高精度测量外，作用距离要求也是很高的，从数百千米到几千千米。有的测控雷达还要求具有多目标跟踪测量性能，这时还应采用相控阵技术，即多目标精密跟踪相控阵测量雷达。1.2.3 典型现代雷达探测技术
1.相控阵雷达技术
相控阵雷达是现代高科技战争客观需要和科学技术水平发展到一定阶段的产物。相控阵雷达的突出优点：在搜索和跟踪目标时，整个天线系统可以固定不动，通过控制阵列天线中各个单元的相位，得到所需的天线方向图和波束指向。由于不存在机械运动惯性，改变波束指向所需控制时间就很短，大约只需十几微秒，是常规雷达反应的几十万分之一。因此，相控阵雷达具有反应时间短、边扫描边跟踪、可以跟踪多目标等功能。
近年来，计算机技术和半导体技术的飞速发展，极大地推动了相控阵雷达的发展。目前，相控阵雷达已逐渐发展成为具有多功能、多目标、远距离、高数据率、高可靠性和高自适应能力的一种重要雷达，成为先进武器系统的核心组成部分。而且，一些民用雷达，例如，空中交通管制雷达、气象雷达等，也采用了相控阵技术。
相控阵雷达与机械扫描雷达一样，可分为发射分系统和接收分系统两个基本分系统。发射分系统包括：发射天线阵、发射波束形成网络、发射信号产生及功率放大部分。接收分系统包括：接收天线阵、接收机前端、接收波束形成网络、多路接收机、信号处理机和雷达终端设备。功能不同的各种相控阵雷达，其具体构成千差万别，但基本组成部分仍是一致的。图1-3是一种比较典型的相控阵雷达系统基本组成框图，图中所示为收发天线共用的情况，这也是绝大多数相控阵雷达所采取的方式。图1-3 相控阵雷达系统基本组成框图
相控阵雷达的典型工作过程：控制计算机根据外部指令（可由外部接口或主控台）和经数据处理得到的有关目标的位置坐标等，产生雷达波束驻留指令（包括波束的角位置、发射时间、频率、波形、脉冲周期、检测门限等参数和波束驻留标志等信息），送往波束控制计算机。由波束控制计算机计算出每个移相器的相位，以便发射天线阵形成指定方向的波束。
同时，发射信号产生部分产生需要的工作波形和载波频率信号，经变频，升高到发射载频，经放大后送至阵列天线。在阵列天线中经移相器移相，向指定方向上发射雷达信号。
在接收机输出端得到的回波信号，经信号处理中各种抑制杂波、增强有用信号的处理后，得到的数据经接口设备传入控制计算机。控制计算机依据雷达当前的任务类型进行不同的处理。在搜索任务类型下，需要判断是否存在目标，若发现目标，则转入截获跟踪任务类型。在跟踪任务类型下，则需要按照一定规则并采用递推算法（如卡尔曼（Kalman）滤波方程、α-β滤波方程等），得到目标当前位置、速度以及预测位置的最佳估计值，电子伺服回路利用形成的采样数据来完成自动跟踪功能。
与常规机械扫描雷达相比，相控阵雷达具有以下特点：
① 天线阵面固定。由于天线不需要机械驱动，尺寸通常可以做得很大。目前，地面预警相控阵雷达的天线阵长达百米、宽达几十米，因此，提高了雷达威力，增大了雷达探测距离，不存在机械扫描误差，角跟踪和距离跟踪精度高，天线可以做得很牢固，具有较好的抗爆能力。
② 波束扫描灵活。波束扫描不受机械惯性的限制，波束移动很快。而且天线阵列可同时形成多波束，各个波束又可以分别具有不同的功率、波束宽度、驻留时间、重复频率和重复照射次数等，并且既可统一控制，也可分别控制，非常灵活。
③ 辐射功率大。通常情况下，成千上万个发射源合成的总功率可达十几兆瓦至几十兆瓦，加上大尺寸的天线，使得相控阵雷达能够比较方便地把探测弹头的作用距离提高到10万m以上。
④ 自适应能力强。电子计算机已成为相控阵雷达的“大脑”，它能根据变化多端的空情实时确定雷达的最佳工作方案，以满足各种复杂要求。例如，它能“记忆”空中原有目标的批量及其所在轨道的参数，在发现新目标后，能够同原有“记忆”数据对照并及时加以识别，并按其需要进行分类处理（监视、跟踪和制导等）。
⑤ 可靠性高。由于天线阵列中的辐射元很多，并联工作的发射源和电路也很多，部分组件的损坏对雷达性能一般不会造成致命的影响。例如，在工作中有10%的阵列元件损坏时，天线增益只不过降低1dB。
⑥ 抗干扰性能好。由于波束形状、扫描方式、工作频率、信号形式等均可以改变，这种方便的信号处理和灵活的控制，便于综合运用各种抗干扰技术。
⑦ 扫描范围有限。目前，平面天线阵产生的波束通常在俯仰角±45°和方位角±60°范围内扫描。为了在半球空域内监视目标，往往需要采用三个或四个平面阵。
⑧ 体积庞大，结构复杂。洲际弹道导弹预警系统的相控阵雷达通常有上万个发射和接收组件，体积庞大，结构复杂，因而造价高，维护费用也很大，但与达到同样性能的超远程机械扫描雷达相比，后者造价更高，并且这些雷达彼此不易控制，难以协调工作。因此，相控阵雷达仍是优选的方案，得到了大力发展。
2.SAR技术
SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）是一种工作于微波波段的主动雷达，能在不同频段、不同极化条件下获得地面目标的远距离高分辨图像，与光学传感器具有互补性。SAR的优点是：可在不良的观测条件下（如天气恶劣、烟雾遮挡等）对战场进行高分辨力全天候、实时成像，并探测活动目标。目前，SAR已经在军事侦察、干涉测量、伪装识别、探雷、精确制导等领域中发挥着重要作用。
SAR通常装在飞机或卫星上，按雷达平台的运动航迹来测定距离和成像。SAR通过发射电磁脉冲和接收目标回波之间的时间差获得距离维信息，其分辨力与脉冲宽度或脉冲持续时间密切相关，脉冲宽度越窄分辨力越高。SAR的另一维信息是垂直于距离上的方位信息，方位分辨力与波束宽度成正比，与天线尺寸成反比，因此，方位分辨力实际上是通过天线的移动和沿航迹对一系列回波的累积得到的。装载于飞机或卫星上的SAR成像，当平台运动航迹不规则时会造成图像散焦，必须使用导航传感器进行天线运动的补偿，同时对成像数据反复处理以形成具有最大对比度图像的自动聚焦。因此，SAR成像通常以侧视方式工作，在一个合成孔径长度内，发射相干信号，接收后经相干处理，从而得到SAR图像，这也是机载星载SAR的标准工作模式。随着SAR遥感技术的进步和用户需求的增加，逐步出现SAR的新工作模式。目前，经过实践检验，较为成熟和典型的SAR工作模式有扫描SAR模式、聚束SAR模式、双多基地SAR模式和干涉SAR模式。关于SAR的具体工作方式和原理请见本书第6章。
就军事应用而言，无论是机载、星载还是弹载SAR，均属主动工作体制，它具有以下的突出优势。
① 主动性好。不受时间的限制，能全天候成像，并能在恶劣气候条件下工作。
② 穿透能力强。能够穿透尘埃、烟雾和其他的遮蔽物、伪装和掩体成像，这是光学成像难以比拟的。
③ 能远距离成像。SAR比起红外和电光传感器具备更远距离的工作能力，同时，SAR的分辨力与距离是无关的，不会随着距离的增加而降低。
④ 信息量更丰富。SAR可以进行干涉测量，获取侦测范围的高度及目标的立体外形。
3.脉冲多普勒雷达技术
脉冲多普勒（PD）雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的全相参体制雷达，能实现对雷达信号脉冲串频谱单根谱线滤波（频域滤波），具有对目标进行速度分辨的能力。自20世纪50年代后期出现PD雷达之后，许多国家都非常重视PD雷达的研制，投入了大量的人力、物力。目前，PD技术已广泛地应用于机载预警雷达、机载、舰载和地面火控雷达、超视距雷达和气象雷达之中。
早期的普通脉冲雷达都是非相参系统，通过利用发射脉冲与回波脉冲的时间差提取目标的距离信息。但当在与目标相等距离上存在大量的干扰物体的反射波（环境杂波及金属箔条杂波等）时，微弱的目标回波将被淹没，从而无法探测到目标。雷达的这一弱点在军事上也常被对方利用，飞机在低空飞行就是有效的突防方式之一，大地和海浪杂波为进攻飞机提供了隐蔽和安全的保证。巡航导弹的出现，使低空突防能力更趋完善。巡航导弹体积小，雷达截面积仅为战斗机的几十分之一或更小，飞行高度低，仅几十米到几百米，因此，雷达发现这种导弹比发现低空突防的飞机更为困难。
为了发现低空突防的目标，迫切需要改变原有的雷达体制。当利用时间差（距离差）难以区分目标与背景噪声时，可以利用频率差（速度差）将目标从背景噪声中区分开来。多普勒效应使运动目标的回波与静止背景的回波存在频率差，这就使得从频域检测运动目标成为可能。地面架设的雷达与周围地物不存在相对运动，因此，这些地物的雷达回波信号频率与发射信号的频率相同，而运动目标的回波信号频率与发射频率之间存在多普勒频移，频移大小正比于目标相对径向速度。对于机载雷达，地物背景和目标相对于雷达都是运动的，但地物背景的相对速度是已知的，且不同于目标的相对速度，因此，仍然可以利用多普勒频移将目标区分出来。多普勒效应虽然可以用来检测运动目标，但通常的目标，如飞机、导弹等所产生的多普勒频移相对雷达载频来说非常小，一般为零至数百千赫。要检测出如此小的回波频移，雷达发射信号必须有很高的频谱纯度，这是非相参系统所无法实现的。因此，利用多普勒效应的雷达全部采用相参体制。
就本质而言，PD雷达与普通脉冲雷达的区别在于后者是在时域内进行检测，而前者是在频域—时域内对回波信号进行检测。由于采用了全相参体制，PD雷达的回波中包含了幅度、相位、频移、时延和极化等信息，这为PD雷达的性能提高、应用功能和领域的扩展提供了条件。另外，也对PD雷达的信号处理提出了更高的要求。20世纪70年代以来，随着信息技术和计算机技术的迅速进展，目前，新型PD雷达大多采用了可编程处理机，其硬件结构在软件控制下，可以重新配置，完成多种功能。在信号处理、数据处理算法方面，各种先进的信号处理技术如非线性及混沌信号处理、时频谱分析、子波变换、多维信号处理、阵列信号处理、高阶谱分析、自适应滤波和模式识别、人工智能及神经网络、数据融合、专家系统等被广泛地应用于PD雷达信号检测、目标识别及跟踪。新技术的应用拓宽了PD雷达发展的空间，也促进了PD雷达与其他雷达体制的兼容。1.3 雷达对抗技术的发展1.3.1 雷达对抗技术的发展历程
第二次世界大战期间，雷达广泛应用于防空作战。由于雷达与作战行动和武器系统紧密相联，给对方造成直接的威胁，这就促进了雷达对抗技术迅速兴起。在第二次世界大战期间，雷达对抗技术最重要的技术有三个：一是利用金属丝反射电磁波原理的箔条无源干扰技术；二是采用发射射频噪声对雷达进行压制的有源干扰技术；三是对雷达的侦察和告警技术。当时雷达对抗技术尚处于初级阶段，侦察设备和干扰机是分立的，测向只能给出大概的方向信息，干扰设备的干扰功率较小，干扰样式简单，施放箔条干扰也几乎完全依赖人工投放。尽管如此，雷达对抗技术仍然在战争中发挥了重要作用。当时的英国首相丘吉尔在谈到雷达电子战时，十分感慨地说“没有这种战场魔法，我们就会失败、失败，直至灭亡”。
20世纪50年代至70年代，导弹、航空、航天技术迅速发展，精确制导武器及与其相配套的各种雷达和通信设备的出现，形成对飞机、舰船和重要目标的威胁，促进了雷达对抗技术的发展。在此期间，利用储频技术和宽带行波管，发展了对炮瞄雷达和导弹制导雷达的各种欺骗（包括速度、距离、角度）式干扰技术；研制了专用的电子侦察船、电子侦察飞机、电子侦察卫星和电子干扰飞机；为提高现役作战飞机的雷达对抗能力，研制了飞机外挂的雷达对抗吊舱；发展了具有压制和欺骗两种干扰样式的双模干扰机。随着与武器系统配套的跟踪雷达和制导雷达的威胁增大，突破了原来雷达对抗的手段，发展了辐射源定位技术、被动跟踪辐射源技术与武器导引技术相结合的反辐射摧毁技术，研制出反辐射导弹，并在局部战争中应用。随着一些新技术和新器件的应用，雷达对抗设备的工作频率范围已扩展到2MHz～18GHz。与此同时，频率捷变、单脉冲、相控阵、脉冲多普勒、动目标显示等雷达技术的反对抗技术也得到迅速发展和应用。
20世纪70年代末，微电子技术、计算机技术和数字技术已在雷达对抗装备中应用，提高了设备的信号处理能力和快速反应能力。除设备系统化之外，侦察设备采用了快速扫频、自动调谐、瞬时测频、全景接收显示和具有初步识别、威胁判断能力的新型脉冲分析装置等技术；干扰设备采用了自动频率和方位引导、自动确定威胁目标和干扰样式等技术。无源干扰技术和器材性能进一步提高，投放装置与侦察告警设备系统化，既具有程序控制能力，又可投放箔条、红外诱饵弹等多种干扰物。
20世纪80年代以来，军事指挥、控制、通信和高技术武器装备的运用更加依赖于电子技术。雷达对抗技术在适应密集复杂多变的电磁信号环境、拓宽频谱、增强信号分选识别能力、增多干扰样式、提高干扰功率、缩短系统反应时间，以及综合一体化、人工智能、自适应、对多目标和新体制电子设备的干扰能力等方面，发展到一个崭新的阶段。从而使敌对双方在作战行动中，有可能把侦察的情报实时传递给电子干扰设备和反辐射武器，使电子进攻（包括软硬杀伤）的实施几乎是同时和连续地进行，这样就大大提高了雷达对抗的作战效果和价值。1.3.2 雷达对抗技术的发展趋势
随着电子信息技术的发展，雷达的探测能力、跟踪精度、自动化程度、自适应能力、响应速度均得到了大幅的提高，与此相应，雷达对抗技术在对抗侦察、雷达干扰、反辐射技术等方面也都得到了长足的发展。
1.雷达对抗侦察技术
在雷达对抗侦察方面，对密集复杂、多参数变化、超宽频率范围和全空域的环境信号进行搜索、截获、测量、分析和识别是雷达对抗侦察技术发展的显著特点，主要反映在接收技术和信号处理技术上。在接收技术方面应用低噪声固态器件、声表面波器件、微波集成器件、电荷耦合器件，研制出信道化接收机、数字瞬时测频接收机、压缩接收机、声光接收机，较好地解决了在超宽频率范围内电磁辐射信号的全概率截获，以及瞬时测量信号参数的问题。由于采用数字频率合成技术、快速傅里叶频谱分析技术、高精度时差法测向定位技术和实时信号处理技术，使通信对抗侦察能截收跳频、直接序列扩频和猝发通信的信号，并能对1ms的短信号测向定位。在信号处理技术方面，采用相关理论、模糊理论、模式识别技术、数据库技术和高速大规模集成电路，对信号流中的每个信号进行实时处理，使在时间上交错的信号得到分选、使未知的辐射源得到识别和判断威胁，最后依据敌我态势给出最佳雷达对抗对策。为了取得对威胁信号100%的截获概率，在天线技术方面广泛应用对数周期超宽频带天线，用两个相互垂直的对数周期天线阵，可侦收任意线极化的电波。圆极化的螺旋天线有10∶1的频率覆盖和数十度的角度范围，其中平面螺旋天线特别适用于测向系统。圆形多模阵列天线与移相馈电巴特勒矩阵网络相连，能产生覆盖360°的若干个波束，可对威胁信号的单个脉冲进行全方位瞬时测向。
2.雷达干扰技术
在雷达干扰方面，有源电子干扰是发展主流。干扰多目标时，为使有限的电子干扰资源获得最佳的运用，发展了功率管理技术。功率管理技术主要是采用计算机在对信号环境的信号进行分选识别、威胁运算和逻辑判断、确定辐射源威胁等级后，根据诸威胁的态势和本设备的干扰能力（干扰目标的数量、干扰功率、频率范围等），经过对策运筹，在时域、频域和空域上控制干扰发射机和天线波束，在需要的时间窗瞬间、以所需的干扰频率信号（含最佳干扰样式）、向所需的目标方向发射。雷达干扰机采用数字调谐的压控振荡器和双模行波管功率放大器，可按数字的频率码在微秒量级上变换频率。研制出相控阵干扰天线和透镜馈电多波束阵列天线，具有（2～3）∶1带宽比，能够在数微秒内和小于1°的精度，将干扰波束指向任一威胁目标。
有源电子干扰发展的另一大成就是相干干扰技术的快速发展。相干干扰的主要特点是干扰信号能精确模仿雷达发射信号波形，这是它与噪声干扰或其他欺骗干扰样式最大的不同之处。实现的关键是要产生与发射信号高度相关的干扰信号，这可以通过两种方法实现：一种是通过对雷达信号参数的高精度测量，干扰机根据相关参数产生一个与发射信号极其相似的信号，这要求干扰机实时获得详细的雷达体制以及脉内特征信息，难度较大；另一种实现途径是高保真地转发发射信号。如果采用传统的技术直接生成（或合成）出干扰信号，要求干扰机实时获得详细的雷达信息（包含雷达体制以及雷达脉内特征信息等），这并不容易得到满足。不过，随着高速信号采集、雷达信号分选识别等理论的发展以及数字信号处理（DSP）、超大规模可编程集成电路、高速宽带A/D转换器（ADC）和D/A转换器（DAC）等先进电子技术和器件的出现，特别是数字射频存储器（Digital Radio Frequency Memory，DRFM）的逐步成熟和在干扰机中的应用，为相干干扰技术的实现提供了有力的手段和技术支持。DRFM可以截获、存储、处理并复制敌方雷达信号，利用DRFM所产生的干扰信号与雷达信号是相干的。目前，已经出现了多种基于DRFM实现的新干扰样式，如灵巧噪声干扰、逼真多假目标欺骗干扰等。而且，采用了这些先进电子技术的干扰机一般都可以产生信号形式、参数灵活可变（可控）的干扰信号，甚至可自动选择最佳干扰样式，因此，特别适合于对新体制雷达干扰的需要。
此外，无源干扰技术也获得了很大的发展。已研制出由计算机控制与雷达对抗侦察告警设备交连的无源干扰投放装置系统，它可根据威胁数据、载体航行数据、气象数据等进行运算，确定干扰对象、干扰器材的种类和数量、投放方式、投放方向和投放时机等，以取得最佳干扰效果。投放装置还具有可投放箔条弹、投掷式干扰机等多种功能。研制出散开快、留空时间长、频带宽、雷达截面积大的箔条，以及新型的空心箔条、充气箔条、V形箔条、配重箔条等。
3.反辐射技术
在硬杀伤方面，各种反辐射导弹大量装备部队，在局部战争中广泛应用，并与电子干扰配合形成软硬一体化作战。反辐射摧毁技术的核心是对辐射源精确定位与导引技术。在导引头性能上，采用超宽带器件和低噪声器件，使之可在0.8～20GHz范围工作，能在远距离从天线副瓣进行攻击。在导引头中加装记忆部件或捷联式惯性导航设备，即使被攻击的电子设备关机，仍能继续导向目标。采用微波集成技术、信号处理技术和可重编程技术，提高了导引头的处理、存储、识别、记忆功能，增强了通用性和在复杂电磁环境中攻击目标的能力。还研制了巡航式反辐射导弹，它可在敌区上空盘旋，截获到敌方威胁信号后，迅速转入攻击状态。如敌方关机，则利用其记忆功能完成攻击；或者恢复到巡航状态，等待目标暴露，再行攻击。
目前，雷达电子战技术的发展热点包括：多传感器、多功能、综合一体化对抗系统和技术、多项快速自适应技术、快速精密无源定位技术、多目标多功能干扰技术、高密集复杂超宽带电磁信号的接收和实时处理（侦收、参数测量、分选识别）技术、雷达对抗软件（超大量信息相关、多元数据的快速定位、快速态势分析、对策运筹等的高效算法）技术、新机理的反辐射摧毁技术等。1.4 雷达电子战仿真实现1.4.1 雷达电子战仿真方法
1.雷达电子战仿真的分类
根据仿真系统所采用的模型划分，通常将仿真系统分为以下几类：物理仿真、半实物仿真和数学仿真。物理仿真又称实物仿真，它是以几何相似或物理相似为基础的仿真。半实物仿真是将数学模型、物理模型联合在一起的仿真。数学仿真是以数学模型为基础的仿真，也就是以数学模型代替实际的系统进行仿真实验，模拟系统实际变化的情况，用定量化的方法分析系统变化的全过程。在雷达电子战仿真中，用得较多的仿真形式是数学仿真和半实物仿真。（1）数学仿真
雷达电子战数学仿真通过在计算机上建立数学模型，模拟雷达电子战系统中的雷达电磁信号环境和雷达系统分系统、干扰系统，来仿真评估雷达电子战系统的技战术性能。按照仿真时间的要求分，可以分为非实时仿真和实时仿真两种。实时信号全数字仿真模拟器采用可编程的脉冲序列生成器，实时产生数字脉冲序列数据。产生的数据集通过脉冲数据总线与被测试系统接口，每个数据集包括了被描述脉冲的参量。这种方法在有频率调谐和天线扫描的功能要求时稍复杂，但该方法的优点也很显著，如代价小、灵活性好、通用性强的明显优势。（2）半实物仿真
雷达电子战半实物仿真的形式主要有两种：注入式射频仿真和辐射式射频仿真。注入式射频仿真模拟器把每个仿真的脉冲数据集变换为射频信号，并注入到被测试系统的射频级。这种类型的模拟器主要用于测试以下接收系统：比幅测向系统、比相测向系统、天线扫描、频率分集系统、频率调谐系统等。
注入式射频仿真模拟器要求使用昂贵的射频组件，虽然输出信号电平相对较小，但是多波段多端口的配置要求耗资可观的功率衰减和合成器件，增加了对信号放大器的要求。另外，每个频段的每个端口都要求可编程的衰减器。
辐射式射频仿真模拟器通过天线辐射射频脉冲，能用于所有类型的天线和接收系统。因为没有直接的连接，所以，接口问题比较小。但是，受接收、发射天线的位置限制，辐射源在方位和仰角上的运动是不容易仿真的。与注入式射频仿真模拟器一样，辐射式射频仿真模拟器也要求昂贵的射频组件。如果与被测试系统之间的距离比较远，还要受到功率放大的严重影响。另外，外场的辐射也会带来一些安全性和保密性的问题。
从仿真粒度上分，雷达电子战仿真方法主要分为两种：一种是功能仿真；另一种是信号仿真。功能仿真只仿真信号发射、目标、回波、杂波和干扰信号的幅度信息。在对电磁环境进行功能仿真时，利用计算机模拟雷达侦察系统截获的雷达信号参数数据，这些参数用脉冲描述字来描述，仿真信号直接以数字形式描述侦察系统的天线所处的电磁环境，并不输出真实的射频和视频信号。其特点是灵活、效费比高、试验结果处理实时性强、能获得比较全面的数据，其逼真度取决于数学模型建立的准确性和仿真系统设计的合理性。信号仿真即复现信号的发射、在空间传输、经散射体反射、杂波与干扰信号叠加、在空间任一点处电磁环境特性。
2.雷达电子战的功能仿真
实现雷达电子战仿真的主要理论基础是雷达距离方程和干扰方程等。根据雷达距离方程，从距离为R的目标反射回来的再被雷达所接收的回波信号与干扰相互交织在一起。干扰的表现形式为接收机噪声、杂波（来自不需要的散射源）以及电子干扰。信号噪声比或信号干扰比是对有干扰情况下发现目标能力好坏的一种度量。通常，这个比值约为20（约为13.2dB）时，便足以发现目标。但是，这个值取决于许多因素，例如，目标起伏方式，以及信号在接收机里的处理方法。在给定信号干扰比之后，如果再对目标及干扰的起伏统计特性做出适当的假设，便可以计算出发现概率。假设不存在目标，也可能由于干扰信号的起伏特性而得到一次“发现”（超过门限），这样的“发现”称为虚警。出现虚警的概率为虚警概率。
根据雷达距离方程、系统损耗和干扰来计算发现概率和虚警概率，还必须进行一些运算。从严格的意义上来讲，即使这些运算是用计算机来完成的，也不能算做是仿真。要算做是仿真，就必须能够复现检测过程的输出，无论是“发现”（超过门限），还是“未发现”（没有超过门限）。根据对目标是否存在的了解情况，实际上可能有四种情形，如表1-1所列。对检测的输出很容易在统计学或蒙特卡罗（Monte Carlo）的意义上来进行仿真。例如，假设已知有一个目标，而且发现概率为P。如果产生一个在[0，1]区间上作均匀分布的随机D变量u，那么便可以定义，当u≤P时，为发现目标；相反，当u＞PDD时，则没有发现目标。表1-1 检测中的四种可能性
更具体地说，雷达功能仿真实质上就是在数字计算机上，对一个已知概率的随机事件，用蒙特卡罗统计试验法进行试验，从而得到该随机事件的一个模型。图1-6所示的就是仿真雷达发现目标的随机事件，此事件的发生概率（即发现目标的概率）为P。因为0≤P≤1，DD所以u的取值范围也为[0，1]。假定u的取值为0，0.001，0.002，…，0.999，共1000个点，即做1000次试验。u取上述各值的概率相等（均匀分布）。这样，若P=0.8，则在上述1000个u值中，u≤P的点DD数约为800个，即发现目标800次，占总数的80%；u＞P的点数约为D200个，即未发现目标200次，占总数的20%，而且随着P的增大，uD≤P的点数便越多，这就表示发现目标的次数也越多。D
若目标不存在，则可用相同的办法来仿真虚警概率P。在图1-4fa中，把仿真检测输出过程中的一般步骤画成框图。采用功能仿真方法时，大量的精力都花在根据目标与雷达的交会几何关系来计算信号及干扰的功率上（如果不存在目标，则发现概率P换成虚警概率DP）。fa
当对一次飞行试验或一次战斗进行仿真时，功能仿真方法的实际效果就变得很明显。可以随机地在任何时刻出现多个目标，而且每个目标的雷达截面可以不同，此外，雷达截面还可以是目标姿态角的函数。干扰信号也可能是动态的，特别是经过天线方向图扫描之后更是如此。这样的一种仿真，其输出也许就是一份检测报告。这份报告列举了发现目标的时间和位置，以及目标是否真的存在。
在上述仿真中，只利用了雷达的功能性质（所以称为功能仿真），包含在波形和信号处理机中的详细内容没有涉及，只当做某种系统损耗来处理，对于大规模的仿真，这种仿真方法简单实用，特别是当雷达只是整个系统中的一个很小的组成部分时，则更是方便。这种功能仿真法对于某些实时仿真来说也很简便。这种情况下，时间非常重要，例如，在一种显示动态目标情景的供训练用的仿真器中，采用这种方法很合适。
由于波形中的一些细节被忽略了，所以，功能仿真不能用来仿真系统中各个不同点上的具体信号。功能仿真基本上是对各种信号成分（像目标、热噪声、杂波和电子干扰）平均功率的一种描述。雷达距离方程确定这些信号成分的换算关系。为了能利用几种标准检测情况当中的一种，必须用某一种标准情况下的统计特性，去描述输出信号的统计特性。对于一个复杂的雷达环境（如假设干扰信号是高斯噪声与对数正态噪声的混合），要这样做常常是很困难的。在有些应用场合下，就不可能采用功能仿真，例如，非线性接收机和自适应信号处理机的仿真，以及欺骗干扰干扰雷达的仿真等。在这些情况下，进行雷达电子战的信号仿真就十分必要。图1-4 雷达电子战的功能仿真
3.雷达电子战的信号仿真
这里的“信号”是指零中频信号，或者是经零中频处理或等效零中频处理的信号。“信号”既包括幅度信息，又包括相位信息。信号仿真是仿真信号的发射、传输、目标回波、杂波与干扰叠加以及接收滤波、抗干扰、信号处理直到门限检测这一全过程，检测概率是最终的结果之一，但检测概率是通过做N次检测试验有M次检测到目标而获得的，并不像功能仿真中那样通过求信噪比由检测曲线获得。
信号仿真的基本定义，就是要逼真地复现既包含幅度又包含相位的信号，复现这种信号的发射、在空间传输、经散射体反射、杂波与干扰信号叠加，以及在接收机内进行处理的全过程。尽管可以利用线性叠加的方法，对各个单元进行组合或重新排列，从而省掉某些计算，但还是可以直接对雷达系统中实际信号的流通情况进行仿真。只要所提供的基本的目标模型和环境模型足够好，就可以使信号仿真的精度足够高。
通过对来自单个散射体的既包含幅度又包含相位的接收信号进行仿真，再对一个个的信号采用叠加的办法，就可以仿真来自多个散射体的合成信号。这样也就仿真了多个散射体之间相位矢量的干涉现象。这也是目前仿真复杂散射环境的唯一有效办法。在接收到了所有散射体散射信号和辐射源信号之后，便可以仿真接收机中所进行的各种不同的信号处理步骤。通常对这些步骤进行仿真时，其顺序和接收机的信号处理顺序相同，若有必要，也可以仿真非线性运算，例如，限幅和A/D转换。至于检测、检后处理、跟踪和参数估计等功能，也都容易仿真。
信号仿真有两个重要特点：一是相参性；二是零中频信号。所谓相参性是指信号仿真不仅能复现信号的幅度，还能复现信号的相位。对于相参处理雷达，如果仿真的信号不具有相参性，则不能仿真利用相位信息提高雷达检测性能的信号处理环节（如动目标显示、动目标
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]