对SAR雷达的成像欺骗干扰技术研究

侯文栋，冀贞海，吕超峰，冷 魁

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

对SAR雷达的成像欺骗干扰技术研究

侯文栋，冀贞海，吕超峰，冷 魁

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达，具有良好的对地侦察探测能力。在电子战应用中，对SAR的干扰特别是成像欺骗干扰研究具有迫切的现实应用需求。首先建立了针对SAR雷达的成像欺骗干扰模型，根据干扰模型给出了具体的欺骗干扰流程。然后采用成像算法进行了仿真闭环验证，仿真结果表明了算法模型的有效性。最后，简单分析了该成像欺骗方法在实际工程实现时要注意的问题。

合成孔径雷达；成像欺骗干扰；仿真

0 引言

合成孔径雷达(SAR) 是随着全息技术、数字处理技术发展起来的一种高分辨率成像雷达。它具有良好的全天候性和透视性，已广泛用于军事、民用等领域。SAR雷达的成像处理，可用一个二维脉冲压缩处理表示，二维处理增益达数十分贝，具有很强的抗干扰能力。因此，对SAR雷达进行有效的电子干扰，特别是成像欺骗干扰是当前研究的重点课题之一。

对SAR雷达实行成像欺骗干扰的目的是要在SAR雷达的图像中形成虚假目标，由于每一个点对应着一定的反射强度、延时和多普勒频率，则SAR干扰机必须针对每一个点产生对应的反射强度、延时和多普勒频率，否则不能形成欺骗目标，达不到欺骗的目的。干扰机实现欺骗干扰是将接收到的SAR信号， 加上不同的幅度、延时和多普勒频率，然后再发射；或侦察SAR的参数，再产生与SAR回波信号相同的有一定的反射强度、延时和多普勒频率的欺骗干扰信号，用于干扰机发射。

1 工作原理

(1)

如图1所示，真实散射点的瞬时斜距可以表示为：

(2)

(3)

(4)

雷达接收到的干扰机处的真实散射点回波基带信号为：

(5)

同理，雷达接收到虚假散射点处的基频回波信号分别为：

(6)

(7)

干扰机通过电子侦察的方法截获雷达发射的信号，利用预先生成的欺骗干扰模板对截获的雷达信号进行干扰调制，生成干扰信号并转发出去，使之与真实目标的回波信号相互叠加，被雷达接收机接收，从而实现欺骗干扰。

真实散射点与虚假散射点的瞬时斜距差为：

y+(x2+y2)/(2Rs)-xvtm/Rs

(8)

(9)

(10)

令：

(11)

所以欺骗式干扰方程为：

(12)

同理，将式(9)变换到距离频域：

(13)

令：

(14)

欺骗式干扰的过程也可以表示为：

(15)

2 成像欺骗干扰工作流程

实际工作中，SAR雷达发射宽带线性调频信号对地面区域成像。干扰机布置在特定的地点，根据情况实施对固定区域的保护。干扰机接收到雷达发射的直达波信号后，采用数字DRFM的方法将直达波数据存储下来，同时根据事先规定好的欺骗图像的模板计算调制系数，将存储的直达波数据和调制系数进行卷积处理，生成当前脉冲的欺骗调制信号，然后在下一个SAR雷达直达波到来时转发出去。如此以来，SAR雷达接收到的数据中同时包含了真实地面目标的回波和干扰机转发的欺骗信号。由于欺骗信号是对雷达信号的延时转发，因此和地面目标的真实回波是相参的，SAR雷达成像时无法分辨，这会使得SAR雷达的成像叠加上欺骗图像模板，从而取得有效的欺骗干扰效果。

整个干扰过程的流程图如图3所示。

3 成像欺骗干扰仿真分析

仿真条件：SAR雷达载频fc=9GHz，脉冲宽度TP=10μs，线性调频信号带宽BW=500MHz，快时间采样率Fs=700MHz，PRF=400Hz，天线孔径D=0.65m，平台飞行速度V=110m/s，正侧视条带式工作。平台离地面高度10km，天线斜视角θ=30°。

从图4可以看出，采用欺骗模板的成像欺骗干扰技术在功能原理上是可行的，由于仿真时采用的欺骗功率基本和回波相当，因此并没有完全压制掉地面目标固有的图像，只是在固有图像上凸显了虚假场景的像。而图5则显示的是在一幅大的机场图像上叠加一个小飞机的图像，从结果来看，小飞机图像成功地叠加到了机场图片上，但仿真时由于实施的干扰功率较大，把机场的固有回波给压制下去了，所以欺骗模板的图像明显亮于机场的图像。从这两种仿真方式可见，要想达到欺骗的效果，需对欺骗干扰的功率进行控制，功率并非越大越好，一般要在比回波大10dB范围以内。

4 工程实现要注意的问题

上节从理论层面仿真验证了成像欺骗干扰的可行性。在工程化实现时，有两个重要的问题需要考虑：

1)算法的处理延迟时间对成像欺骗效果的影响。

该算法首先是接收到雷达的直达波信号，然后采样处理，在数字域进行延迟和系数的调制，最后转发。数字处理导致会有固定的处理延迟，延迟的大小跟系数调制的范围有直接的关系，如果设计时处理延迟比较大，则可能会超过雷达信号的脉宽，导致转发出去不能和雷达回波匹配，无法取得欺骗的效果。这种情况下，初步打算将当前脉冲的欺骗调制信号延迟到下一个脉冲直达波到来时转发，以完成欺骗。

2)如何验证成像欺骗干扰的有效性。

在实际工程化实现时，如何有效验证欺骗算法的有效性是一个重要的课题。严格地说，需要一台SAR雷达来产生源脉冲信号，然后将连续的脉冲串发送出来进入欺骗干扰机的接收端，干扰机收到后对信号进行调制并转发出去。为了闭环验证最终效果，需要一台高精度信号采集器，将转发信号和雷达回波一起接收下来，采用成像算法验证最终的效果。但实际上，这些条件很难同时满足，因此如何进行简单有效的闭环验证，还需要深入研究。

5 结束语

本文介绍了针对SAR雷达进行成像欺骗的基本原理，基于成像的几何模型建立了欺骗信号调制的回波模拟方法。在此基础上，给出了成像欺骗的具体工作流程，并采用经典RD成像算法闭环仿真验证了算法的有效性。从仿真结果来看，该方法成功实现了成像欺骗干扰的功能。最后，针对工程化实现，提出了该算法走向应用过程中必须要重点解决的两个关键问题，这也是下一步深入研究的方向。■

[1] 刘永坦．雷达成像技术[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.

[2] Soumekh M．Synthetic aperture radar signal processing with Matlab algomhms[M]．Joh Wiley&Sons Press．，1999.

[3] 高鑫．地面目标的合成孔径雷达回波模拟方法研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011.

[4] 王小宁．微波成像的算法研究[D]．西安：西北工业大学，2001.

[5] Sullivan RJ.Microwave radar imaging and advanced concepts[M]．Artech House Boston，2000.

The imaging deception jamming technology to SAR

Hou Wendong，Ji Zhenhai，Lü Chaofeng，Leng Kui

(No.8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007,Jiangsu,China)

Synthetic aperture radar (SAR) is a kind of high resolution imaging radar which has excellent detection and reconnaissance of targets on earth. The research on SAR jamming especially imaging deception jamming methods are urgent needed in electronic war. Based on SAR jamming geometry model and radar waveform, the signal model of SAR deception is presented firstly. The work program of SAR deception jamming is proposed also. The simulation result shows that the method is validated through SAR imaging algorithm. Lastly, several problems are simply analyzed when this method is implemented in practical engineering.

synthetic aperture radar;imaging deception jamming;simulation

2016-10-18；2017-01-03修回。

侯文栋(1982-)，男，高工，硕士，主要从事电子对抗研究。

TN972+.3;TN974

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