第1章　绪论

1.1　研究背景

高技术局部战争中，电磁频谱已经成为重要的作战空间。制电磁权是制空权、制海权、制天权以及地面作战主动权的先决条件，必须依靠侦察措施获得信息优势，才能赢得战争的主动权。

电子侦察是现代体系作战的重要环节，它运用被动探测系统搜索和截获电磁信号，经过一系列分析处理获取感兴趣的电磁辐射源的技术参数、位置、型号和平台身份等信息，为目标判别、跟踪监视、威胁评估、态势感知以及软杀伤和硬摧毁提供电子情报支持。

在和平时期，电子侦察是国防建设和军事斗争的重要任务。通过电子侦察获取雷达、通信、敌我识别、导航、测控等无线电辐射源的信息，建立电磁目标数据库，将成为战时实施电子对抗的重要依据。同时，通过监控重点地区、重点方向及重点对象的电磁辐射，能够及时掌握军事力量的调动、部署及意图，为判断军事斗争的战略态势提供情报支持。通过电子侦察获得的电子情报，也为制订相关技术和装备发展计划提供重要的参考。

雷达和通信辐射源是电子侦察最主要的目标对象。雷达电子侦察是指利用电子侦察设备截获雷达辐射源发出的电磁信号，并采用脉冲参数测量、测向定位、信号分选与辐射源识别等技术手段来获取雷达的信号参数、方位、数量、类型、功能和所属平台等信息，生成电子情报（Electronic Intelligence，ELINT），从而支撑战场态势感知、电子防护、电子干扰和电子摧毁等作战需要[1]。通信电子侦察是指对敌方通信信号进行侦察，测定其技术参数、工作特征、方位、所属平台及通信网组成等信息，生成通信情报（Communication Intelligence，COMINT），据此实现战场态势感知，从而支持电子干扰或欺骗，阻止、破坏或削弱敌方的信息传输链路，切断其指挥控制环节，以瓦解敌方获取信息优势的能力[2]。

本书以雷达电子侦察为主要研究内容，典型雷达电子侦察系统组成框图如图1.1所示[1]。电子侦察信号处理通常是对A/D输出的中频宽带采样数据开展的一系列信号和数据分析处理过程的统称，是从原始数据到电子情报的必经环节，是电子侦察系统的核心软件，它包含的关键内容有脉冲参数测量、信号分选、辐射源定位和辐射源识别等。

1．脉冲参数测量

脉冲参数测量主要包括信号时域、频域、空域的参数测量。

侦察接收机接收并检测到雷达脉冲信号后，对载频（Carrier Frequency，CF）、脉冲到达时间（Time of Arrival，TOA）、脉冲宽度（Pulse Width，PW）和脉冲幅度（Pulse Amplitude，PA）等参数进行测量，生成脉冲描述字（Pulse Description Word，PDW）。具备测向功能的电子侦察系统通过对多个接收通道信号的同步接收采集和相关处理，测量出信号到达方向（Direction of Arrival，DOA），并将DOA加入脉冲描述字中。

2．脉冲调节分析

对脉冲检测后得到的脉冲采样数据进行脉内调制分析，得到信号的调制类型及调制参数等。现代雷达为了提高作用距离、分辨力以及抗干扰能力，普遍采用脉冲压缩（Pulse Compression）体制，对脉冲信号进行相位调制或频率调制，如线性调频（Linear Frequency Modulation，LFM）、相位编码（又称相移键控，Phase Shift Keying，PSK）、频率编码（又称频移键控，Frequency Shift Keying，FSK），以及FSK/LFM和FSK/PSK复合调制方式等。这些脉内调制特征为脉冲信号分选与雷达辐射源识别提供了重要信息，是雷达电子侦察的重要研究内容。

3．信号分选

信号分选是将连续到达的多个雷达脉冲信号交错数据流分解为单部雷达脉冲序列的过程。电子侦察通常采用宽开的接收方式，以保证较高的信号截获概率。因此，在同一时间段内，通常会有不止一部雷达的信号被截获，形成按照到达时间顺序输出的交错脉冲序列。为了发掘各雷达信号的特征和规律，在进一步的分析和处理之前，首先必须将对应不同雷达的信号分开。不同雷达辐射源在PDW及脉内特征上往往存在差异，可依据这些信息实现信号分选。

经过信号分选后，一般还要对分选出的每个雷达的脉冲序列的整体统计特性进行分析，如估计脉冲重复间隔（Pulse Repetition Interval，PRI）或脉冲重复频率（Pulse Repetition Frequency，PRF）及相应的PRI类型，结合脉内分析的结果形成辐射源描述字（Emitter Description Word，EDW）。辐射源描述字通常由多个参数域组成，例如载频、重频、脉宽、脉内特征、天线扫描方式等，用于描述雷达不同方面的特征。每个参数域用特定的类型和参数值来进行表征。部分雷达能够在多种模式下工作，每种模式对应一套不同的参数。

4．辐射源定位

辐射源定位又称为无源定位（Passive Location），是由一个或多个接收设备组成定位系统，利用被测辐射源信号到达的方向、时间、频率等信息，利用几何关系和其他方法来确定辐射源位置的一种技术。辐射源的位置本身就是重要的情报。和雷达相比，无源定位不受目标隐身技术的影响，而自身不辐射电磁波，具有较好的反侦察隐蔽效果。由于辐射源的空间几何位置在短时间内不可能发生大的变化，因此和信号波形参数相比，辐射源位置参数较为稳定，有时可为辐射源的定位与识别提供重要依据。

无源定位系统按观测站数目可分为多站无源定位和单站无源定位；按无源定位的技术体制来分，可以分为测向交叉定位、时差无源定位、频差无源定位、各种组合无源定位等。在确定了定位体制的电子侦察系统中，辐射源定位的性能主要受到观测信号参数测量、信号分选和定位处理方法的影响。

5．辐射源识别

雷达辐射源识别利用分析得到的雷达信号参数，来获取该雷达的型号、身份、体制和用途等信息，进而推断与其相关的武器系统、工作状态和威胁等级等信息。雷达辐射源识别一般将侦察到的辐射源信息与电子情报库中的先验信息进行匹配来实现，识别内容通常包括雷达辐射源型号识别和雷达辐射源指纹识别，基于此还可开展雷达辐射源体制识别、平台识别、威胁等级的确定等。

辐射源型号识别依赖于有意调制或人为调制的信息，例如CF、PW、PRI、天线扫描周期、脉内调制类型和调制参数等。辐射源指纹识别，又称特定辐射源识别（Specific Emitter Identification，SEI）或辐射源个体识别，是指提取辐射源信号的指纹特征参数，并将其与已知辐射源的指纹进行比对，从而识别辐射源个体身份的过程[3]。由于发射机中器件的非理想性和制造容差，即使同厂家同批次生产的同型号辐射源，也会在其发射信号中引入无意调制，这种无意调制对不同辐射源表现出细微的差别。通过指纹识别，电子侦察系统能够从密集复杂的辐射源环境中可靠地辨识出感兴趣的或者具有威胁性的目标，为跟踪监视重要目标和威胁预警等提供可靠的手段。

本书选取了电子侦察信号处理中的雷达信号分选、无源测向、辐射源定位、雷达脉内调制识别与波形估计、雷达辐射源型号识别和雷达辐射源指纹识别开展专项研究，结合作者在电子侦察信号处理领域多年的技术积累和工程实践，阐释相关原理并提出一些面向工程应用的技术方法。