一种雷达二阶互调虚警效应建模方法及系统

1.本发明涉及复杂电磁环境适应性试验评估领域，特别是涉及一种雷达二阶互调虚警效应建模方法及系统。


背景技术：

2.信息化条件下的联合作战将是基于信息系统的体系对抗，作战任务的实施通常需要运用信息系统把各种作战力量、作战单元、作战要素融合集成为整体作战能力，用频装备具有不可替代的作用。用频装备能否具备良好的电磁环境适应性，已经成为完成战场情报侦察、目标探测识别、联合指挥控制、武器精确攻击以及多军兵种协同作战任务的关键性、决定性因素之一，直接影响战争的成败。
3.装备的复杂电磁环境适应性必须通过试验来验证，但现有电磁兼容性试验技术和方法标准gjb 151b、gjb8848、mil-std-461f、mil-std-464c、stan-59-411、iec 61000-4、cispr-16等仅能进行单频、单源电磁辐射抗扰度试验，难以反映受试装备的多频、多源效应耦合及互调敏感特性，导致通过电磁辐射抗扰度试验测试的装备在实际运用环境中经常出现电磁干扰现象，提高其抗电磁干扰能力缺乏设计依据，严重制约了装备战技性能的正常发挥。
4.多年来，国内外学者已经认识到上述问题的重要性并开展了相关研究。英国电磁兼容性资深专家keitharmstrong分析了用于汽车功能安全的电磁兼容性测试的不足之处，认为传统电磁兼容性试验采用的单频电磁辐射没有考虑同时出现的多频干扰在互调或检波过程中产生的新频率成份对受试设备的影响，已不能满足用频设备复杂电磁环境适应性的试验要求，多频电磁辐射对用频设备的影响不容忽视。美国学者michelmardiguian指出通过单频敏感度测试的设备对多个同时出现的干扰信号更加敏感，尽管此时各个干扰信号的幅值要低于单频敏感度阈值。duffy等人分别研究了多源、多频电磁辐射对受试雷达的联合效应及互调问题，提出了一种混响室多源电磁干扰的测试方法，但方法的普适性未能有效验证，后续研究进展未见报道。
5.复杂电磁环境适应性试验与电磁兼容性标准规定的电磁辐射抗扰度试验的最大差别是辐射源的多少：多源与单源。复杂电磁环境适应性试验大多以现役大功率用频装备、电子对抗装备为主，营造试验所需的电磁环境，这类试验考核方法虽然能够准确检验被试装备与配试装备间的电磁兼容性能，但由于配试装备的辐射频率不能根据需要任意变化、辐射强度也难以连续调节，因此，这类试验方法难以确定电磁辐射对被试装备的作用规律和敏感频段，试验结果的普适性难以保证。尤其是利用各种干扰机营造复杂电磁环境，由于事先知道对方用频装备的工作频率、工作制式，电磁干扰作用明显放大。
6.评价受试装备的复杂电磁环境适应性，理论上可以采用多个实装或半实物模拟系统构建复杂电磁环境进行试验评估。但是，电磁环境错综复杂、模拟难以穷尽，“仿真如真”从根本上难以实现，对受试装备可能面临的任意多源辐射组合情况，不可能全部通过电磁环境模拟和效应试验的方法一一进行测试和评价，工程上不具有普适性。因此，用频装备的
复杂电磁环境适应性只能通过建模评估方法来解决。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种雷达二阶互调虚警效应建模方法及系统，以实现对受试雷达复杂电磁环境二阶互调虚警效应的准确评估。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.本发明提供的一种雷达二阶互调虚警效应建模方法，包括：
10.获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；
11.根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号；
12.根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；
13.根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的；
14.根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。
15.本发明还提供一种雷达二阶互调虚警效应建模系统，包括：
16.获取模块，用于获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；
17.单频干扰信号确定模块，用于根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号；
18.二阶互调虚警的双频干扰组合确定模块，用于根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；
19.二阶互调虚警效应指数确定模块，用于根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的；
20.二阶互调虚警干扰预测结果确定模块，用于根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。
21.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
22.本发明获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号；根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的；根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电
磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰，从而实现对受试雷达复杂电磁环境二阶互调虚警效应的准确评估。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为受试雷达单频电磁辐射临界阻塞干扰场强图；
25.图2为无干扰情况下雷达探测近距离目标成像图；
26.图3为单频电磁辐射作用下雷达探测近距离目标成像图；
27.图4为双频电磁辐射作用下雷达探测近距离目标成像图；
28.图5为二阶互调虚警信号随干扰场强的变化曲线图；
29.图6为干扰场强固定时的二阶互调虚警电平随辐射频偏的变化图；
30.图7为二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化图；
31.图8为低频虚警电平相对值随二阶互调频差的变化图；
32.图9为雷达二阶互调虚警效应建模评估流程图；
33.图10为雷达二阶互调虚警效应建模方法流程图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的目的是提供一种雷达二阶互调虚警效应建模方法及系统，以实现对受试雷达复杂电磁环境二阶互调虚警效应的准确评估。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.如图10所示，本发明提供的一种雷达二阶互调虚警效应建模方法，包括：
38.步骤101：获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱。
39.步骤102：根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号。
40.步骤103：根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合。
41.步骤104：根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的。
42.步骤105：根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射
干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。
43.其中，二阶互调虚警敏感频偏范围的确定过程包括：对受试雷达进行单频电磁辐射虚警效应试验，确定虚警敏感电平；根据所述虚警敏感电平，调整受试雷达的辐射干扰频偏，保持双频电磁辐射二阶互调频差不变，对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律；根据所述二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律确定二阶互调虚警敏感频偏范围。
44.二阶互调虚警干扰敏感频差范围的确定过程包括：对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定低频虚警干扰电平相对值随互调频差的变化规律；根据所述变化规律确定二阶互调虚警干扰敏感频差范围。
45.所述二阶互调虚警效应模型为：
[0046][0047]
其中，r
f2
(δf)为用于二阶互调虚警干扰因子、虚警干扰电平相对值测试的二阶互调虚警干扰效应指数，βf(δf1)为辐射干扰频偏δf1对应的二阶互调虚警干扰因子，βf(δf2)为辐射干扰频偏δf2对应的二阶互调虚警干扰因子，xr(δf)为虚警干扰电平相对值，e
10
(f1)为干扰信号频率f1对应的单频阻塞临界干扰场强，e
20
(f2)为干扰信号频率f2对应的单频阻塞临界干扰场强，e1(f1)为参与二阶互调虚警干扰的频率f1对应的辐射场强，e2(f2)为参与二阶互调虚警干扰的频率f2对应的辐射场强，δf为参与二阶互调虚警干扰的2个干扰信号频率差的绝对值。
[0048]
所述普适性二阶互调虚警效应模型为：
[0049][0050]
其中，r
fs2
(δf)为二阶互调虚警效应实际评估时的二阶互调虚警干扰效应指数，f0为二阶互调虚警干扰因子、虚警干扰电平相对值测试时采用的二阶互调虚警敏感电平，fs为二阶互调虚警效应实际评估时采用的虚警临界干扰电平。
[0051]
本发明开展了机理建模与效应测试相结合的复杂电磁环境效应试验与建模评估方法研究工作，从用频装备电磁辐射阻塞效应机理出发，建立了多频电磁辐射效应贡献度之间的关联关系，引入效应指数的概念将复杂电磁环境适应性的多变量问题用单一变量表征，实现了装备复杂电磁环境阻塞效应的定量表征；从信号处理电路非线性特性出发，发现了二阶互调阻塞敏感现象并揭示了二阶互调低频阻塞效应机理，相继建立了二阶、三阶互调及多频非互调阻塞效应模型，并试验验证了其准确性、普适性。
[0052]
雷达作为目标侦察跟踪、导弹制导、火炮瞄准装备，工作过程中不仅会受到电磁辐射阻塞干扰导致有用信号减弱、消失，而且会出现伪信号干扰导致虚警产生。前期研究阐明了单频电磁辐射对雷达的虚警效应规律和作用机理，得出了多频电磁辐射对雷达的非互调虚警信号几乎互不影响的结论，确定了二阶互调虚警干扰效应规律。在此基础上，研究给出了二阶互调虚警效应建模评估方法。
[0053]
雷达装备二阶互调虚警效应建模评估流程如图9所示：首先对受试雷达进行电磁辐射效应规律研究，确定其单频临界阻塞干扰场强，选定模型参数测试用虚警敏感电平和二阶互调虚警敏感频差的大致范围；其次进行模型参数测试，包括“1.3模型参数的快速确
定方法”中给出的3部分内容；最后是根据工作环境电磁辐射频谱分布，对受试雷达进行二阶互调虚警效应试验评估：根据干扰频谱、虚警敏感频偏范围选择可能产生二阶互调虚警的单频干扰信号(处于敏感辐射频偏范围内)；根据敏感互调频差范围，在处于敏感辐射频偏范围内的单频干扰信号中选择二阶互调虚警干扰的双频干扰组合；利用每个双频干扰组合的场强及相关模型参数，按普适性的二阶互调虚警效应模型计算r
fs2
(δf)，r
fs2
(δf)≥1时受试雷达在该对干扰信号作用下出现二阶互调虚警干扰，r
fs2
(δf)《1时受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰；逐一计算所有可能产生二阶互调虚警的双频干扰组合的r
fs2
(δf)，给出出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰的评估结论。
[0054]
1二阶互调虚警效应建模方法
[0055]
为保证效应模型的普适性，建模过程中不考虑受试雷达的工作原理，仅从场路线性耦合、电路传递函数非线性特征出发，将二阶互调干扰信号电平与临界低频虚警干扰电平相比判断受试雷达能否出现虚警效应；将单频电磁辐射临界阻塞干扰场强引入虚警效应模型，表征受试雷达射频前端的频率选择特性。
[0056]
1.1理论推导建立模型
[0057]
设空间不同频率的电磁辐射场强分别为ei(fi)、信号场路耦合及其到达雷达射频前端、特定非线性器件的传递函数分别为ai(fi)、di(fi)，则信号到达雷达射频前端的等效电平si(fi)为：
[0058]
si(fi)＝ai(fi)ei(fi) (1-1)
[0059]
到达该特定非线性器件的等效电平ti(fi)为：
[0060]
ti(fi)＝di(fi)ei(fi) (1-2)
[0061]
其中，i＝0表示与雷达工作频率(对步进频等扫频雷达，为其中心工作频率，下同)相同的信号，i为其它值分别代表带内、带外干扰信号，fi为干扰信号频率。由于雷达工作频率不同，天线增益、电路增益随之改变，因此，ai(fi)、di(fi)不仅与信号频率有关，也与受试雷达的工作频率f0有关。
[0062]
频率分别为f1、f2的干扰信号产生的二阶互调干扰信号电平可表示为：
[0063][0064]
其中，g是受试雷达的二阶互调非线性系数，互调频差δf＝|f
1-f2|。
[0065]
上述二阶互调干扰信号容易进入低频信号处理电路，若其信号幅度足够大且被当作有用信号处理，受试雷达就有可能出现虚警干扰。设受试雷达在上述的特定非线性器件处的临界低频虚警干扰电平为x(δf)，将二阶互调干扰信号电平与临界低频虚警干扰电平的比值定义为二阶互调虚警效应指数r
f2
：当r
f2
≥1时出现二阶互调虚警干扰，r
f2
《1时受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。
[0066][0067]
若工作频率为f0时受试雷达的射频阻塞敏感系数为bi(fi)、单频临界阻塞干扰场强为e
i0
(fi)、敏感器件处的临界阻塞干扰电平为c0，c0仅与f0有关，与干扰频率f相关的变化因素均包含在敏感系数bi(fi)中，则：
[0068]
a1b1e
10
＝a2b2e
20
＝
…
＝a0b0e
00
＝c
0 (1-5)
[0069]
其中，ai为辐射频率fi对应的信号场路耦合及其到达雷达射频前端的传递函数，i＝0,1,2，将式(1-2)代入式(1-4)，利用式(1-1)、式(1-5)整理得：
[0070][0071]
值得说明的是：受试雷达单频电磁辐射阻塞敏感器件一般与二阶互调虚警敏感器件不同，由于式(1-6)的待定参数需要靠实验数据来确定，与频率相关的变化因素可认为都包含在传递函数ai(fi)、di(fi)和敏感系数bi(fi)中，式(1-6)不失一般性。
[0072]
引入与受试雷达工作频率f0、干扰信号频率fi有关的新参数—二阶互调虚警干扰因子βf(fi)，令：
[0073][0074]
其中：x
min
为虚警干扰电平的最小值。引入虚警干扰电平相对值xr(δf)＝x(δf)/x
min
，则二阶互调虚警效应指数r
f2
可表示为：
[0075][0076]
从推导过程看出：二阶互调虚警干扰因子βf(fi)不仅与干扰信号频率有关，而且与受试雷达工作频率相关，准确描绘其变化图谱工作量巨大。但是，由于雷达装备输入信号经本振混频后均移频至中频进行信号处理，作为工程近似，可认为二阶互调虚警干扰因子仅取决于辐射频偏δfi＝f
i-f0、虚警干扰电平相对值(与低频滤波器频率特性有关)仅取决于二阶互调频差δf＝|f
1-f2|，简化后的二阶互调虚警效应模型为：
[0077][0078]
1.2模型参数的理论测定方法
[0079]
确定模型参数的依据是二阶互调虚警效应模型式(1-9)，当受试雷达工作频率为f0时，在频率为f1、f2的电磁辐射信号作用下进行二阶互调临界虚警效应测试，效应指数r
f2
＝1，为简化运算，对式(1-9)等式两边取对数，此时：
[0080][0081]
若式(1-10)中各物理量均以db为单位，且βf(db)＝20lgβf、xr(db)＝20lgxr，则：
[0082][0083]
式(1-11)中双频虚警临界干扰场强组合与其各自单频阻塞临界干扰场强之比能够通过试验确定，要确定其它三个未知数，必须通过多组双频虚警临界干扰测试数据联立求解。
[0084]
为尽量简化测试过程，等频率间隔ω选择4个试验频点(基础频点)，两两组合对受试雷达进行双频互调虚警临界干扰效应测试，共6组，涉及4个辐射频偏δf1＝f
1-f0、δf2＝δf1+ω、δf3＝δf1+2ω和δf4＝δf1+3ω对应的二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)，3个二阶互调频差ω、2ω、3ω对应的低频虚警干扰电平相对值xr(nω)，6组方程7个未知数，能够建立7个未知数之间的相对关系(用某一未知数表示)。
[0085]
若第i、j频点组合对应的双频互调虚警临界干扰场强与其各自单频阻塞临界干扰场强比值的组合表示为由式(1-11)可得：
[0086][0087][0088][0089][0090][0091][0092]
式(12)～式(17)联立求解，可得：
[0093][0094][0095][0096][0097][0098][0099]
式(1-18)～式(1-23)给出了确定二阶互调虚警效应模型参数的计算公式，从中可以看出，二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)测试误差相对较小，而低频干扰电平相对值xr(3ω)的测试误差较大，可采取多次测试的方法降低测试误差。
[0100]
1.3模型参数的快速确定方法
[0101]
虚警是探测装备的专有属性，一般探测装备工作频率高、低频检波带宽较窄，由此导致探测装备的电磁辐射敏感频偏范围远大于其二阶互调敏感频差范围。若按照“1.2模型参数的理论测定方法”测试确定受试装备的二阶互调虚警效应模型参数，4个基础频点的频
率相差很小，在二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)随辐射频偏的关系曲线上几乎集中于1个点；外推步长受二阶互调敏感频差范围限制也不能取得太大，导致测试确定二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)随辐射频偏的关系工作量巨大；反复迭代外推，造成测试误差累加，导致模型参数测试准确度降低，也不利于后期对受试雷达的二阶互调虚警效应准确评估。为此，提出模型参数的快速确定方法：
[0102]
在二阶互调虚警临界干扰效应测试中，若干扰频点f1、f2相距较近，可近似认为2个频点对应的二阶互调虚警干扰因子近似相等，即：
[0103]
βf(δf2)≈βf(δf1)≈βf(δf1/2+δf2/2)＝βf(δfi)
ꢀꢀ
(1-24)
[0104]
将式(1-24)代入式(1-11)整理得：
[0105][0106]
(1)保持双频电磁辐射二阶互调频差δf＝|f
1-f2|＝ω不变，依次改变辐射频偏δfi，进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定临界虚警干扰场强组合与其各自单频临界阻塞干扰场强的比值之和根据式(1-25)计算不同辐射频偏对应的二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)，确定其随辐射频偏的变化规律，给出二阶互调虚警干扰敏感辐射频偏范围。
[0107][0108]
(2)在二阶互调虚警干扰因子相对较大的频偏范围内，改变双频电磁辐射频差进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定临界虚警干扰场强组合与其各自单频临界阻塞干扰场强的比值；根据式(1-11)、式(1-26)计算低频虚警干扰电平相对值xr(δf)，确定其随互调频差的变化规律，给出二阶互调虚警干扰敏感互调频差范围。
[0109][0110]
(3)取低频虚警干扰电平相对值xr(δf)的最小值为0db，确定待定参数xr(ω)的取值；代入(1)、(2)测试结果中，确定二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)、低频虚警干扰电平相对值xr(δf)的取值。
[0111]
2模型参数的测试计算
[0112]
以ku波段步进频测距雷达为研究对象，依据前述二阶互调虚警效应理论模型及其模型参数的快速确定方法，通过二阶互调虚警临界干扰效应试验，测试确定其模型参数。由于单频阻塞效应在一定程度上反映了受试雷达的射频前端电磁辐射耦合与响应敏感特性，与二阶互调虚警效应模型参数测试紧密相关，在进行虚警效应试验前需要首先测试受试雷达的单频电磁辐射临界阻塞干扰场强变化规律。
[0113]
2.1单频电磁辐射临界阻塞干扰场强测试
[0114]
选取有用信号压缩6db作为单频阻塞敏感判据，利用全电平辐照法或差模注入法测试确定受试雷达的单频电磁辐射临界阻塞干扰场强随辐射频偏(δfi＝f
i-f0)的变化曲线，给出受试雷达的电磁辐射敏感带宽。测试结果如图1所示，10db敏感频偏范围约为(-170
～172)mhz，不同辐射频偏对应的临界阻塞干扰场强拟合值如表1所列，拟合值与实测值之间的最大误差为0.7db。
[0115]
表1单频电磁辐射临界阻塞干扰场强拟合值
[0116]
δfi/mhz-250-220-190-180-170-160-150-140-130-120-110e
i0
/(dbv/m)25.525.425.223.419.51511.49.99.49.29.3δfi/mhz-100-90-80-70-60-50-40-30-20-100e
i0
/(dbv/m)9.61010.310.410.310.19.79.69.59.59.5δfi/mhz102030405060708090100110e
i0
/(dbv/m)9.59.59.59.69.69.69.69.79.79.79.7δfi/mhz120130140150160170180190200220250e
i0
/(dbv/m)9.9101010.512.817.620.521.221.321.321.3
[0117]
2.2二阶互调虚警特征与敏感电平选取
[0118]
受试雷达最大测试距离为5km，测试结果以目标距离像的形式显示，以峰值电平为基准，不同距离处的回波信号以归一化电平表示，同时给出峰值电平的绝对值。图2所示为无干扰情况下测试近距离(小于5m)目标时的成像及其近距离展开图，被测目标处出现回波峰值，附近出现墙壁反射及多径效应形成的杂波，远距离没有出现回波信号。
[0119]
受试雷达在单频电磁辐射作用下，除了被测目标及其附近的杂波信号外，在远距离处出现山丘状的虚警信号，如图3所示，单频电磁辐射干扰信号与本振信号混频采样后会产生二次相位，导致虚警目标波形展宽，虚警目标中心距离受雷达发射信号不同子周期初相位随机性的影响，其出现的位置具有随机性。
[0120]
在双频电磁辐射作用下，受试雷达除了被测目标及其附近的杂波信号、2个单频虚警信号外，在确定的距离处出现尖峰状的虚警信号，如图4所示：受雷达发射信号子周期初相位随机性的影响，2个单频虚警信号的位置仍然具有随机性，但两者的距离差仅决定于双频干扰信号的频差而与雷达发射信号初相位无关，具有确定性；尖峰状的虚警信号由双频电磁辐射二阶互调决定，出现的距离决定于二阶互调频差，没有随机性。
[0121]
受单频虚警信号位置随机性和二阶互调虚警信号位置确定性的影响，测试中有时会出现单频虚警信号与二阶互调虚警信号重叠的问题，导致虚警信号电平测试误差增大。为提高测试数据的正确性、重复性，在同一试验条件下进行10次虚警电平测试，去掉1个最大值、1个最小值，其余8个虚警测试电平的分贝值取平均作为虚警电平值。二阶互调虚警信号电平随干扰场强乘积的变化规律如图5所示，受阻塞效应影响，干扰场强较低时，二阶互调虚警信号电平与双频辐射场强的乘积成正比，随辐射场强增强，二阶互调虚警信号电平增速降低，直至达到稳定值。
[0122]
综合考虑单频虚警信号对二阶互调虚警信号电平测试的影响、二阶互调虚警信号电平随双频辐射场强乘积的线性变化区域，选择5dbmv作为二阶互调虚警敏感电平(敏感判据)。
[0123]
2.3二阶互调虚警干扰因子测试
[0124]
为提高测试的针对性、准确性，首先通过预试验确定受试雷达二阶互调敏感频差的大致范围：1个干扰信号频率固定在受试雷达的工作频点、另1个干扰信号辐射频偏逐步增大，固定辐射场强测试二阶互调虚警电平随二阶互调频差的变化关系。图6所示是辐射场
强e1＝e2＝19dbv/m时的测试结果，干扰信号2辐射频偏步长取200khz，拟合曲线误差小于0.7db。由此可见，受试雷达的二阶互调敏感频差范围在0～3mhz左右，其中二阶互调敏感频差处于0～1mhz范围时，二阶互调虚警电平基本不随辐射频偏变化。
[0125]
基于上述预试验结果，保持双频电磁辐射二阶互调频差δf＝|f
1-f2|＝ω＝0.1mhz不变、选择二阶互调虚警敏感电平5dbmv，依次改变辐射频偏δfi(双频干扰信号频偏分别取δfi±
0.5ω)，进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，按模型参数的快速确定方法中式(1-26)计算βf(δfi)-0.5xr(ω)，确定其随辐射频偏的变化规律，结果如图7所示，在辐射频偏(-140～140)mhz范围内，二阶互调虚警干扰因子变化很小，拟合值在19.3db～19.9db之间；10db二阶互调虚警敏感频偏范围约为(-192，191)mhz，拟合曲线最大误差0.7db。
[0126]
2.4低频虚警电平相对值测试
[0127]
在辐射频偏(-140～140)mhz范围内，二阶互调虚警干扰因子基本保持不变，且取值最大，二阶互调显著。因此，将双频干扰信号中1个信号频率固定在受试雷达的工作频点、另1个干扰信号辐射频偏从0.1mhz起以步长ω＝0.1mhz递增，进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，按式(1-27)计算确定低频虚警电平相对值随二阶互调频差的变化关系；为确定互调频差小于0.1mhz时低频虚警电平相对值的变化规律，增加了互调频差取值20khz、40khz、60khz、80khz的测试频点，结果如图8所示，图中同时给出了采用正、负频偏的测试结果和拟合曲线，除个别测试点外，拟合值与测试均值的误差小于1db。受试雷达的20db二阶互调虚警干扰敏感频差范围约为(0～2.85mhz)。
[0128]
2.5模型参数的取值
[0129]
根据图8低频虚警电平相对值随二阶互调频差的变化拟合曲线，将低频虚警干扰电平相对值xr(δf)的最小值取为0db，确定待定参数xr(ω)＝0.2db；依据图7、图8测试结果的拟合曲线，确定二阶互调虚警干扰因子、低频虚警电平相对值的最终取值分别如表2、表3所列。
[0130]
表2二阶互调虚警干扰因子βf(δfi)的测试结果
[0131][0132]
[0133]
表3低频虚警电平相对值xr(δf)的测试结果
[0134]
互调频差/mhz0.020.040.060.080.10.20.30.40.5xr(δf)/db000000000互调频差/mhz0.60.70.80.91.01.11.21.31.4xr(δf)/db0000.20.51.01.72.53.2互调频差/mhz1.51.61.71.81.92.02.12.22.3xr(δf)/db4.15.06.07.08.09.010.211.412.7互调频差/mhz2.42.52.62.72.82.93.0
ꢀꢀ
xr(δf)/db14.115.416.717.819.220.621.7
ꢀꢀ
[0135]
3模型的普适性改进与实验验证
[0136]
为提高模型参数测试的准确性，一般应采用较高的虚警敏感电平作为二阶互调虚警干扰效应的敏感判据，但在实际评估过程中，其虚警敏感电平应根据受试雷达的可分辨目标电平确定，两者之间可能存在较大的差异。为保证模型参数与评估模型的普适性，需要将二阶互调虚警效应模型式(1-9)进行修正。
[0137]
3.1二阶互调虚警效应模型的普适性改进
[0138]
设模型参数测试时采用的二阶互调虚警敏感电平为f0，而实际评估时选择干扰电平fs作为虚警临界干扰电平，由于受试雷达的传递函数与二阶互调虚警敏感电平无关，模型参数测试与实际评估时的临界低频虚警干扰电平x(f)、xs(f)之比与虚警敏感电平f0、fs之比相同：
[0139]
x(f)/xs(f)＝f0/f
s (3-1)
[0140]
实际评估时二阶互调虚警效应指数r
fs2
：
[0141][0142]
利用式(1-4)、(1-8)、(3-1)整理可得：
[0143][0144]
上式即为普适性的二阶互调虚警效应模型。
[0145]
3.2二阶互调虚警效应模型准确度实验验证
[0146]
为验证二阶互调虚警效应模型的普适性和准确性，采用不同敏感电平(判据)、固定互调频差进行多组二阶互调虚警临界干扰效应试验，按普适性的二阶互调虚警效应模型及上述确定的效应模型参数计算二阶互调虚警效应指数r
fs2
，即模型评估误差，结果如表4所列，最大误差0.7db。
[0147]
表4不同敏感电平下二阶互调虚警效应评估
[0148][0149][0150]
取敏感电平10dbmv、互调频差200khz，在大辐射频偏范围内进行二阶互调虚警临界干扰效应试验。此时，f0/fs＝-5db、xr(δf)＝0db，二阶互调虚警干扰因子及测试计算结果如表5所列，在敏感频偏范围(-205～205)mhz内，虚警效应指数r
fs2
(即评估误差)最大为2db。
[0151]
表5大辐射频偏范围二阶互调虚警效应评估
[0152][0153][0154]
取敏感电平10dbmv，双频干扰组合中1个干扰信号的频率固定在受试雷达的工作频率，改变另一干扰信号的频率，在大互调频差范围内进行二阶互调虚警临界干扰效应试验。此时，f0/fs＝-5db、βf(δf1)＝19.9db，βf(δf2)、xr(δf)的取值及测试计算结果如表6所列，在敏感互调频差范围(-3～3)mhz内，虚警效应指数r
fs2
(即评估误差)最大为2.8db。
[0155]
表6大互调频差范围二阶互调虚警效应评估
[0156]
[0157][0158]
综上所述，无论是改变虚警敏感电平，还是在大辐射频偏、大互调频差范围内改变双频电磁辐射组合，采用普适性二阶互调虚警效应模型对受试雷达进行二阶互调虚警效应评估，评估误差均可控制在2.8db以内，符合试验误差要求。
[0159]
本发明还提供一种雷达二阶互调虚警效应建模系统，包括：
[0160]
获取模块，用于获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱。
[0161]
单频干扰信号确定模块，用于根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确
定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号。
[0162]
二阶互调虚警的双频干扰组合确定模块，用于根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合。
[0163]
二阶互调虚警效应指数确定模块，用于根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的。
[0164]
二阶互调虚警干扰预测结果确定模块，用于根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。
[0165]
作为一种可选地实施方式，二阶互调虚警敏感频偏范围的确定过程包括：对受试雷达进行单频电磁辐射虚警效应试验，确定虚警敏感电平。根据所述虚警敏感电平，调整受试雷达的辐射干扰频偏，保持双频电磁辐射二阶互调频差不变，对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律；根据所述二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律确定二阶互调虚警敏感频偏范围。
[0166]
作为一种可选地实施方式，二阶互调虚警干扰敏感频差范围的确定过程包括：对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定低频虚警干扰电平相对值随互调频差的变化规律。根据所述变化规律确定二阶互调虚警干扰敏感频差范围。
[0167]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0168]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种雷达二阶互调虚警效应建模方法，其特征在于，包括：获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号；根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的；根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。2.根据权利要求1所述的雷达二阶互调虚警效应建模方法，其特征在于，二阶互调虚警敏感频偏范围的确定过程包括：对受试雷达进行单频电磁辐射虚警效应试验，确定虚警敏感电平；根据所述虚警敏感电平，调整受试雷达的辐射干扰频偏，保持双频电磁辐射二阶互调频差不变，对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律；根据所述二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律确定二阶互调虚警敏感频偏范围。3.根据权利要求1所述的雷达二阶互调虚警效应建模方法，其特征在于，二阶互调虚警干扰敏感频差范围的确定过程包括：对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定低频虚警干扰电平相对值随互调频差的变化规律；根据所述变化规律确定二阶互调虚警干扰敏感频差范围。4.根据权利要求1所述的雷达二阶互调虚警效应建模方法，其特征在于，所述二阶互调虚警效应模型为：其中，r
f2
(δf)为用于二阶互调虚警干扰因子、虚警干扰电平相对值测试的二阶互调虚警干扰效应指数，β
f
(δf1)为辐射干扰频偏δf1对应的二阶互调虚警干扰因子，β
f
(δf2)为辐射干扰频偏δf2对应的二阶互调虚警干扰因子，x
r
(δf)为虚警干扰电平相对值，e
10
(f1)为干扰信号频率f1对应的单频阻塞临界干扰场强，e
20
(f2)为干扰信号频率f2对应的单频阻塞临界干扰场强，e1(f1)为参与二阶互调虚警干扰的频率f1对应的辐射场强，e2(f2)为参与二阶互调虚警干扰的频率f2对应的辐射场强，δf为参与二阶互调虚警干扰的2个干扰信号频率差的绝对值。5.根据权利要求4所述的雷达二阶互调虚警效应建模方法，其特征在于，所述普适性二阶互调虚警效应模型为：
其中，r
fs2
(δf)为二阶互调虚警效应实际评估时的二阶互调虚警干扰效应指数，f0为二阶互调虚警干扰因子、虚警干扰电平相对值测试时采用的二阶互调虚警敏感电平，f
s
为二阶互调虚警效应实际评估时采用的虚警临界干扰电平。6.一种雷达二阶互调虚警效应建模系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；单频干扰信号确定模块，用于根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；所述单频干扰信号为处于二阶互调虚警敏感频偏范围内的单频干扰信号；二阶互调虚警的双频干扰组合确定模块，用于根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；二阶互调虚警效应指数确定模块，用于根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；所述普适性二阶互调虚警效应模型是通过对二阶互调虚警效应模型进行普适性修正得到的；二阶互调虚警干扰预测结果确定模块，用于根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果；所述受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果为出现二阶互调虚警干扰的电磁辐射干扰频率组合或受试雷达不会出现二阶互调虚警干扰。7.根据权利要求6所述的雷达二阶互调虚警效应建模系统，其特征在于，二阶互调虚警敏感频偏范围的确定过程包括：对受试雷达进行单频电磁辐射虚警效应试验，确定虚警敏感电平；根据所述虚警敏感电平，调整受试雷达的辐射干扰频偏，保持双频电磁辐射二阶互调频差不变，对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律；根据所述二阶互调虚警干扰因子随辐射频偏的变化规律确定二阶互调虚警敏感频偏范围。8.根据权利要求6所述的雷达二阶互调虚警效应建模系统，其特征在于，二阶互调虚警干扰敏感频差范围的确定过程包括：对所述受试雷达进行二阶互调虚警临界干扰效应试验，确定低频虚警干扰电平相对值随互调频差的变化规律；根据所述变化规律确定二阶互调虚警干扰敏感频差范围。

技术总结
本发明公开一种雷达二阶互调虚警效应建模方法及系统，涉及复杂电磁环境适应性试验评估领域，方法包括获取受试雷达工作环境电磁辐射干扰频谱；根据所述干扰频谱和二阶互调虚警敏感频偏范围确定单频干扰信号；根据所述单频干扰信号和二阶互调虚警干扰敏感频差范围确定二阶互调虚警的双频干扰组合；根据所述双频干扰组合利用普适性二阶互调虚警效应模型确定二阶互调虚警效应指数；根据所述二阶互调虚警效应指数确定受试雷达的二阶互调虚警干扰预测结果。本发明能实现对受试雷达复杂电磁环境二阶互调虚警效应的准确评估。境二阶互调虚警效应的准确评估。境二阶互调虚警效应的准确评估。


技术研发人员：魏光辉 潘晓东 万浩江 卢新福 杜雪
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军工程大学
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/11