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雷达抗ISRJ干扰新路径：发射波形与非匹配滤波联合设计详解

导语

在现代雷达对抗中，间歇采样转发干扰（ISRJ）凭借欠采样原理和数字射频存储技术，能生成密集假目标群，严重扰乱雷达对真实目标的探测与识别。传统抗干扰技术要么依赖接收端复杂的分段处理，要么局限于单一发射波形设计，难以兼顾抗干扰效果与信号处理效率。国防科技大学团队提出的“雷达发射波形与非匹配滤波联合设计”方法，为解决这一难题提供了创新思路，其核心逻辑与实践效果对干扰抑制领域的学生极具学习参考价值。

一、ISRJ干扰：雷达探测的“假目标迷局”

ISRJ是一种新型相干干扰技术，其工作机制十分巧妙：通过间歇式采样雷达发射信号的小段片段，经高保真转发后形成收发分时、采样-转发交替的工作模式，最终在雷达接收端构建出大量与真实目标特性相似的密集假目标。
这种干扰的核心威胁在于：它能精准利用雷达匹配滤波的特性，即使是低旁瓣的传统雷达信号，也难以摆脱其干扰。更关键的是，ISRJ具备实时快速响应能力，传统依赖时频特性差异的滤波方法、参数估计方法往往效果有限，成为雷达抗干扰领域的“硬骨头”。

二、现有抗干扰方法的核心痛点

目前学界对抗ISRJ的思路主要分为两类，但均存在明显局限：

1. 接收端信号处理法：通过构建多个带通滤波器、时频分析等手段区分目标与干扰信号，但需要对接收信号进行复杂分段处理，运算量较大，实时性难以保障；
2. 发射端波形设计法：通过设计稀疏多普勒波形、脉内正交波形等破坏干扰连续性，但仅聚焦单一发射端优化，仍需接收端配合分段处理，设计自由度不足，抗干扰效果受限。
   如何突破“单一环节设计”的瓶颈，同时简化接收端处理复杂度，成为抗ISRJ技术的关键突破口。

三、核心创新：双环节联合设计的抗干扰逻辑

本文的核心思路的是：不再孤立设计发射波形或接收滤波器，而是通过“发射波形+非匹配滤波”的联合优化，实现“信号性能提升”与“干扰主动抑制”的双重目标，同时降低接收端处理难度。

1. 设计目标：双优化+硬约束
   联合设计的核心是构建“多目标优化模型”，兼顾信号性能与抗干扰能力：
   ⦁ 优化目标：一方面抑制雷达发射信号经非匹配滤波后的积分旁瓣（保证真实目标探测的清晰度），另一方面抑制ISRJ干扰经滤波后的积分能量（削弱假目标强度）；
   ⦁ 约束条件：考虑雷达硬件实际，加入发射信号幅度约束（避免射频、功率放大器件失真），同时设置信号主瓣峰值、干扰峰值阈值（保证主瓣探测性能，限制零延时位置干扰峰值）。

2. 实现路径：循环迭代算法
   由于优化问题涉及恒模波形设计（非凸NP-hard问题），团队采用“问题分解+循环迭代”的思路，将复杂问题拆解为两个可解的子问题，步骤简洁清晰：

3. 初始化：设定发射波形、非匹配滤波器及中间变量的初始值（如随机相位编码序列）；

4. 滤波器优化：固定发射波形，通过解析方法求解最优非匹配滤波器；

5. 波形优化：固定滤波器，引入中间变量转化恒模约束问题，通过交替方向乘子法更新发射波形；

6. 迭代收敛：交替更新中间变量与对偶变量，直到波形与中间变量的残差满足预设条件，或达到最大迭代次数。

7. 关键设计结果
   通过迭代算法最终得到：
   ⦁ 满足恒模约束的发射波形（幅度稳定，适配硬件需求）；
   ⦁ 针对性设计的非匹配滤波器；
   ⦁ 核心性能指标：信号积分旁瓣抑制至-13.26 dB，干扰积分能量抑制至-16.07 dB，脉冲压缩峰值旁瓣值低至-34.66 dB，且信号处理增益损耗仅为-1.63 dB，兼顾性能与效率。

四、仿真验证：联合设计的抗干扰实力

为验证方法有效性，团队设计了两组核心仿真实验，对比传统LFM（线性调频）信号，凸显联合设计的优势：

1. 不同ISRJ样式的抑制效果
   针对“直接转发”“重复转发”“循环转发”三种典型ISRJ干扰，实验结果表明：
   ⦁ 传统LFM信号（无论匹配还是非匹配滤波）均会出现大量密集假目标，干扰无法有效消除；
   ⦁ 本文联合设计信号的非匹配滤波输出中，密集假目标数量大幅减少，干扰峰值降至-30 dB以下，三种干扰样式均能被有效抑制。
2. 不同信干比下的稳定性
   在信干比范围为-20 dB至20 dB的测试中：
   ⦁ 联合设计方法与LFM非匹配滤波的干扰峰值均随信干比增加先降后稳，但前者在全信干比范围内的干扰峰值均低于后者；
   ⦁ 当信干比大于一定值时，干扰主要由信号与白噪声的旁瓣引起，联合设计仍能保持更优的抗干扰稳定性。
3. 核心优势总结
   与现有方法相比，联合设计方案实现了“三优”：设计自由度更高（双环节协同）、接收端处理更简（无需复杂分段）、抗干扰范围更广（适配多种ISRJ样式）。

五、总结与展望

本文提出的发射波形与非匹配滤波联合设计方法，为解决ISRJ干扰问题提供了全新视角——通过“发射端-接收端”双环节协同优化，既突破了单一环节设计的局限，又平衡了抗干扰效果与信号处理复杂度。仿真结果充分证明，该方法能有效抑制各类ISRJ干扰，为雷达抗干扰技术提供了可落地的实践方案。
对于干扰抑制领域的学生而言，该研究的核心启发在于“系统级联合优化”的思路：面对复杂干扰，不应局限于单一环节的改进，而应从信号传输的全链路出发，通过多目标协同设计提升抗干扰鲁棒性。下一步，团队将重点研究ISRJ关键参数（如占空比、周期）对方法性能的影响，进一步完善设计方案。
结语
在雷达对抗技术快速发展的背景下，ISRJ等新型干扰的抑制始终是研究热点与难点。本文的联合设计方法不仅提供了具体的技术方案，更传递了“问题分解-协同优化-仿真验证”的科研思路，为相关方向的学生提供了兼具理论深度与实践价值的学习参考，也为抗干扰技术的创新发展注入了新动力。