合成孔径雷达噪音干扰研讨

郭茂伟 彭振伟 李 军



合成孔径雷达噪音干扰研讨

郭茂伟 彭振伟 李 军

61906部队，河北 廊坊 065001

出于军事保护目的，需要对高效高精度的合成孔径雷达技术进行相应的干扰。在对合成孔径技术进行详细介绍的基础上，对噪音干扰技术进行了简要的讨论，希望能够对合成孔径雷达技术的发展以及干扰技术的应用提供借鉴。

合成孔径雷达技术；噪音干扰；应用

合成孔径雷达，简称SAR，是一种全新的雷达成像技术，它是通过控制雷达沿着目标体一致的方向匀速移动，不断地对目标体发射压缩脉冲，然后将小孔径的数据进行相关叠加，从而实现数据的合成，达到对目标体高精度的分辨。由于该技术无需较大的天线，使得雷达尺寸更小，而且能够穿透植被和地面，克服不利气候环境条件等对雷达成像的限制，应用效果更好，所以在许多领域都得到了长足的发展。而军事领域不仅要利用雷达成像技术对敌情进行侦查，还要做好侦查保护工作，这就需要采取有效的措施避开敌方雷达的侦查。

要对合成孔径雷达进行干扰，首先就需要对其成像原理进行了解，这样才能对其影响因素进行分析，从而实现更好的干扰[1]。

1 合成孔径（SAR）技术发展概况

雷达对目标体的分辨率体现在两个方面，一是与雷达移动方向垂直的方向上的距离分辨能力，一是雷达移动方向上的目标分辨能力。距离分辨率主要受脉冲信号的影响，信号宽度越小，分辨能力越强；而方位分辨率则主要受雷达天线的波束宽度影响，宽度越大，分辨率越高。从分辨率的影响参数来看，减小脉冲信号的宽度，增大雷达天线的尺寸，提高雷达信号的频率，可以有效地提高雷达对目标的成像能力，但是在实际情况中，受雷达搭载设备的运载能力以及其他因素的限制，不能很好地实现相关参数的优化，这就使得雷达对目标体的分辨率很难从参数上进行提高。这就使得技术人员需要另辟蹊径，从其他角度来考虑问题，探讨在现有条件下，窄脉冲、小天线的雷达信号如何能够提供高分辨率的成像结果，这也是合成孔径技术出现的意义。

合成孔径雷达技术完美地解决了目前的雷达成像技术难题，而且在现有条件下，提高了雷达成像效果，使得测绘精度更高，效果更好[2]。

2 合成孔径雷达工作原理分析

（1）工作原理。合成孔径是利用雷达向前运动来产生等效的长天线。雷达每发射一个脉冲，便占据飞行路线上稍远的一个位置。如果把一副较小的天线指向一侧，并将连续脉冲的回波相加，从而合成出一个很长等效线性阵列。工作时，合成孔径雷达按一定的重复频率发、收脉冲。发射各相继脉冲的那些点可以看成是阵列的单元，回波在通过阵列的时间内由各个单元依次接收。接收的回波被距离波门周期性的采样，进行模数转换，数据存储到存储器中。雷达对接收回波进行积累相加，当积累脉冲的数量满足要求后，每个距离门中的和值就代表了来自单个距离/方位分辨单元的总回波。所以，一组距离门中的和值就代表了来自测绘区宽度的一行分辨单元的回波。

（2）数据处理成像。早期的合成孔径雷达技术采用光学技术实现信号的采集与处理，虽然成像效果好，地图精度高，但是对采集的条件要求极为苛刻，光学设备对振动比较敏感，必须保证雷达的平稳运行，抗干扰能力较差，而且由于数据的采集和处理都是光学照片，所以处理较慢，往往需要雷达将数据返回地面进行处理，极大地增加了数据成像的周期，这对于时效性要求很高的军事行动而言无疑是非常不利的。

鉴于光学成像的缺陷，目前的雷达成像已经随技术的发展实现了无线电波的成像，而且计算机能力的加强，使得实时成像成为可能。目前应用较多，也是被广泛认可的高分辨率实时成像算法包括距离―多普勒算法，简称RD算法还有Chirp-Scaling，简称CS算法。

RD算法是将不同方向的脉冲进行分离压缩，先进行距离方向脉冲的压缩与距离徙动的校正，再进行方位方向脉冲的压缩与校正，由于不同方向信号互不干扰，所以信号计算量很小，而且算法简单，使得数据处理成像速度很快，精度也能得到保证。但是该算法在距离弯曲较大时，速度方向与方位方向的脉冲会发生耦合，两个方向的脉冲会互相影响，这样就无法将两个方向的数据进行单独分离计算，使得成像效果较差，结果也不够真实可靠。而目前的成像系统已经发展到毫米级别，距离弯曲的程度能够得到很好的保证，这就使得RD算法的缺陷可以得到很好的控制，实现高精度的真实的数据成像。

而CS算法是将雷达的二维运动，通过相位因子将距离徙动校正到一维，由于实现了对数据相位的考虑，避免了成像的失真，成像结果更加真实可靠，但是与RD算法相比，该算法更为复杂，计算过程也较慢，如果对目标分辨率有着高精度的需求时，可以采用该方法[3]。

3 干扰功率的计算

合成孔径雷达对目标体的有效识别，是利用目标体与周围物体对无线电波的散射能力差别来区分的，反映到成像结果上就是图像的灰度，所以判断成像结果优劣的标准就是目标与周围环境之间的灰度差别是否明显。

灰度与信号的功率线性相关，回波的功率越强，则灰度差别越大。而噪音则会对散射波进行干扰，对 回波功率造成影响，使得实际接收到的信号不仅包含有效信号，还包含大量无意义的噪音，回波功率的起伏变化，使得目标体与周围物体之间的灰度差别减弱，从而使雷达成像出错的概率增加。

以下首先给出雷达回波和噪音的统计特性。

4 噪音干扰下的图像特征检测

干扰噪音与有效信号具有相同的物理性质，都可以分为两个方向的分量，分量幅度的特征又都满足正态随机分布，信号功率都满足指数规律，所以，可以通过施加干扰噪音的方式，对有效信号进行干扰，改变其功率的统计平均值。如果噪音干扰足够大，或者与有效信号功率足够近似，则会使相邻单元的功率统计平均值接近，这样就使得雷达的成像分辨能力大幅降低，无法有效地对目标体进行区分。从功率的概率密度函数公式来看，假设两个相邻单元的有效回波功率分别为1和2，对雷达信号施加同样的干扰信号，则施加噪音干扰之后的信号平均功率为1（）和2（），干扰信号功率越大，对信号的功率影响越大，雷达分辨能力也就越弱。

5 结语

合成孔径雷达是一种抗干扰能力较强的新体制雷达。要实现对其有效的干扰，就必须增加干扰系统对雷达信号特征和信号处理环节的了解程度，这势必增加了干扰设备的复杂度，使其比较难以实现。

[1]张磊，曾大治，王惠，等.合成孔径雷达干扰机有效保护区范围动态计算模型研究[J].信号处理，2013，29（11）：1584-1589.

[2]花汉兵，王建新，刘光祖，等.宽带逆合成孔径雷达欺骗干扰技术研究[J].南京理工大学学报，2014，38（5）：615-619.

[3]王秀锦，盛骥松.成像雷达干扰机效能验证平台的设计与实现[J].舰船电子对抗，2014，37（5）：51-54.

Synthetic aperture radar noise interference seminars

Guo Maowei Peng Zhenwei Li Jun

61906 troops, Hebei Langfang 065001

Synthetic aperture radar applications of modern technology as a more advanced technology, because of its high strength efficiency is widely used in aviation, aerospace, the following synthetic aperture radar noise interference explore research, synthetic aperture radar the application of technology to provide suggestions.

synthetic aperture radar technology; noise; applications

TN958

A

1009-6434（2016）08-0134-02