轉(zhuǎn)發(fā)式干擾對(duì)SAR的干擾仿真

宋道軍 董 國 張成裕

(西安電子工程研究所 西安 710100)

1 引言[1，2]

合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種高分辨率偵察成像雷達(dá)，可以全天候的獲取類似光學(xué)照片的高分辨率圖像。其軍事使用非常廣泛，可以用于戰(zhàn)略/戰(zhàn)術(shù)偵察、情報(bào)收集、戰(zhàn)場監(jiān)視、攻擊引導(dǎo)、打擊效果評(píng)估等。因此，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，為了更好的隱蔽重要目標(biāo)、保存己方部隊(duì)，就必須對(duì)敵方SAR雷達(dá)實(shí)施有效的干擾。

2 SAR雷達(dá)干擾措施概述

SAR是一種二維相關(guān)雷達(dá)，雷達(dá)的成像處理系統(tǒng)通過對(duì)接收的原始回波進(jìn)行二維相關(guān)處理，對(duì)相關(guān)的后向散射回波具有很高的處理增益，通常星載SAR的處理增益可以達(dá)到60～70dB，比傳統(tǒng)雷達(dá)的處理增益高出將近一倍。因此，SAR具有極高的抗干擾能力。對(duì)SAR的干擾措施大致可以分為壓制性干擾和欺騙性干擾兩種。

2.1 壓制性干擾

壓制性的噪聲干擾，等效于加大雷達(dá)的接收噪聲，SAR會(huì)因?yàn)樾旁氡冉档投档统上褓|(zhì)量，甚至失去工作能力。按照干擾方式來分，噪聲壓制干擾可以分為阻塞式干擾、瞄準(zhǔn)式干擾和隨機(jī)脈沖干擾。由于壓制性干擾所需的功率電平較高，并且由于射頻噪聲的帶寬較窄，因此在實(shí)際使用中，較少采用噪聲壓制干擾這種方法。

2.2 欺騙性干擾

欺騙性干擾，是通過較小的干擾功率，在SAR所成圖像上生成若干假目標(biāo)，干擾信號(hào)可以從天線副瓣進(jìn)入。欺騙性干擾的核心問題在于假目標(biāo)的生成，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在快時(shí)間域仿制寬頻帶的雷達(dá)信號(hào)，通過信號(hào)分析和復(fù)制是完全有可能的。欺騙性干擾的主要實(shí)現(xiàn)方法有轉(zhuǎn)發(fā)式干擾和應(yīng)答式干擾兩種。轉(zhuǎn)發(fā)式干擾是干擾機(jī)接收到雷達(dá)信號(hào)后，把雷達(dá)信號(hào)立即或延時(shí)后放大并發(fā)射的干擾方法。轉(zhuǎn)發(fā)式干擾對(duì)SAR的干擾效果表現(xiàn)為單點(diǎn)或多點(diǎn)虛假目標(biāo)干擾，由于轉(zhuǎn)發(fā)式干擾只是改變了回波延時(shí)，所以只能在距離上產(chǎn)生虛假目標(biāo)，若延時(shí)的時(shí)間足夠覆蓋雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期，則能夠在全距離段上產(chǎn)生虛假目標(biāo)。應(yīng)答式干擾并不直接對(duì)接收到的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行放大，而是用存儲(chǔ)的方法獲得干擾信號(hào)，經(jīng)過一段時(shí)間后再發(fā)射出去。在實(shí)際應(yīng)答干擾過程中，干擾機(jī)通過多次改變干擾發(fā)射的延遲時(shí)間和對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行移相處理，從而在方位向和距離向產(chǎn)生多點(diǎn)虛假目標(biāo)。

3 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙性干擾信號(hào)模型[3]

SAR發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)為:

其中，g(τ)為門函數(shù)，K為信號(hào)的線性調(diào)頻斜率，f0為發(fā)射信號(hào)載頻。

SAR接收到的地面回波信號(hào)為:

令線性調(diào)頻信號(hào)的復(fù)包絡(luò) exp(jπK(τ2)g(τ)的頻譜為S(ω)，則回波的頻譜為:

令干擾信號(hào)的響應(yīng)函數(shù)為H(ω，t)，則干擾信號(hào)可以表示為:

因此，SAR接收到的回波加干擾信號(hào)可以表示為:

4 SAR雷達(dá)信號(hào)處理方法及干擾效果仿真

SAR常用的信號(hào)處理方法有RD(距離－多普勒)算法和CS(線頻調(diào)變標(biāo))算法，以下分別就這兩種算法對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式干擾進(jìn)行干擾效果仿真。

仿真參數(shù)如下:中心頻率:1.5G;信號(hào)脈寬:1.33μs;信號(hào)帶寬:150MHz;信號(hào)形式:線性調(diào)頻;平臺(tái)速度:100m/s;合成孔徑長度:300m;真實(shí)目標(biāo)個(gè)數(shù):2個(gè);干擾樣式:延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā);每個(gè)脈沖延時(shí)0.2μs，轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù):10次。

4.1 對(duì)RD(距離－多普勒)算法的干擾仿真

RD算法的特點(diǎn)是將成像過程簡化為兩個(gè)一維的脈沖壓縮過程:距離壓縮和方位壓縮。仿真時(shí)假設(shè)干擾信號(hào)幅度與雷達(dá)回波幅度大小一致，可以得到干擾前后的處理結(jié)果圖，如圖1和圖2所示。

圖1 RD算法未受干擾時(shí)的二維、三維成像圖

比較圖1和圖2，可以看到在距離向上產(chǎn)生了10個(gè)假目標(biāo)，真目標(biāo)很難分辨出來，此時(shí)可以認(rèn)為干擾有效。

4.2 對(duì)CS(線頻調(diào)變標(biāo))算法的干擾仿真

CS算法在二次距離壓縮只依賴于方位向的頻率變化，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式干擾有較強(qiáng)的抗干擾能力，只有當(dāng)干擾信號(hào)足夠強(qiáng)烈時(shí)，才能夠在距離向上制造出一條雜波帶，使真實(shí)目標(biāo)湮沒在其中。仿真時(shí)假設(shè)干擾信號(hào)幅度是雷達(dá)回波幅度的10倍，可以得到干擾前后的處理結(jié)果圖，如圖3和圖4所示。

比較圖3和圖4，可看出干擾后在距離向上產(chǎn)生一條雜波帶，真實(shí)目標(biāo)較難分辨出來，干擾基本有效。

5 結(jié)論

轉(zhuǎn)發(fā)式干擾通過將雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效地對(duì)SAR進(jìn)行干擾，這種干擾模式設(shè)備量少，成本較低，適合工程應(yīng)用。

[1]Merrill L.Skolnik.雷達(dá)手冊(cè)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2010.

[2]張錫祥，肖開奇.新體制雷達(dá)對(duì)抗導(dǎo)論[M].北京:電子工業(yè)出版社，2002.

[3]邢孟道，王彤.雷達(dá)信號(hào)處理基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.