对SAR/InSAR侦察与干扰方法研究

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以扰乱和破坏合成孔径雷达(SAR)成像为目的的干扰技术是当前电子对抗领域的一个研究热点和难点。现有SAR干扰技术虽已初具规模体系,但在应对新体制SAR成像和SAR抗干扰方面仍存在诸多不足,发展新的SAR干扰技术任务紧迫且意义重大。本文以现阶段SAR干扰所面临的挑战为着眼点,以提高地面目标的电子防护能力为目的,深入研究SAR干扰的新方法和新技术,主要工作包括:一、SAR信号截获与参数估计方面(1)针对低信噪比条件下单比特FFT难以检测线性调频(LFM)信号的问题,提出了基于单比特相位差计数的检测方法。该方法通过正交单比特相位差计数器估计单个时段的中心频率,再根据多个时段的频率估计结果检测LFM信号。分析表明:单个时段频率估计的均方差与信噪比成正比,与积累时间的均方根成反比;该方法检测概率和虚警率均可通过改变积累时间和时段个数来灵活控制。(2)针对传统脉冲重复间隔(PRI)估计方法只利用信号上升/下降沿信息的缺点,提出了基于循环互相关的PRI精确估计方法。该方法通过检测相邻两个脉冲互相关的峰值点位置来间接地估计PRI。理论和实验均表明:该方法的估计精度随着信号时宽带宽积的增大而提高,其精度要优于传统方法。(3)针对多普勒调频斜率估计的难点,提出了基于相位双差的估计方法。该方法通过提取相邻两个来波信号互相关峰值点的相位来估计瞬时多普勒频率,通过比较两个不同时刻的多普勒频率得到多普勒调频斜率的估计。分析表明:在经过互相关峰值位置检测、质心频率补偿和克服收发隔离耦合之后,该方法可以获得较好的估计性能。二、SAR二维相参调制干扰方面(1)针对低侦察依赖度相参调制干扰的需求,提出了周期调制干扰方法。该方法通过对SAR信号在快/慢时间上调制任意周期波形来形成干扰,通过改变调制波形的周期和形状来控制干扰的能量分布。轨道SAR对抗实验表明:该方法可形成由离散点构成的线/面假目标,对侦察的依赖度较低,适用于区域遮蔽和对目标成像特征的破坏。(2)针对高分辨成像条件下卷积干扰运算量大、难以实时实现的问题,提出了乘积调制干扰方法。该方法根据虚假目标的散射系数模型来确定干扰的调制波形,而后仅对SAR信号做乘积调制来形成干扰。分析和实验均表明:该方法可形成任意形状的虚假目标,与卷积干扰相比其所需实时运算量要大为降低,尤其适用于在高分辨大场景条件下的欺骗假目标生成。(3)针对SAR成像处理的薄弱环节,提出了误导PGA自聚焦的干扰方法。该方法通过在不同的距离分辨单元形成虚假特显点来误导PGA的相位误差估计,通过改变误导相位来控制干扰之后图像的散焦效果。分析表明:该方法是一种既区别于欺骗干扰又区别于压制干扰的新型干扰方法,其所需的干扰发射功率较低,对侦察的依赖度也很低。三、InSAR干扰方法研究方面(1)针对二维干扰的InSAR成像特性分析需求,研究了单天线干扰的“斜坡”效应。对比单天线干扰的InSAR主/辅通道成像结果得到了干扰的干涉相位,通过分析数字高程反演得到了“斜坡”效应的形成机理。分析表明:采用单天线的任意波形相参调制干扰均存在“斜坡”效应,并且“斜坡”坡度仅取决于干扰机真实位置相对于InSAR的几何位置关系,而与干扰自身的波形调制无关,也与InSAR的基线长度、基线倾角以及发射信号参数无关。(2)针对单天线干扰难以控制InSAR高程反演的问题,提出了基于双天线幅相控制的干扰方法。该方法通过改变双天线干扰的幅度比和相位差来控制虚假目标的合成干涉相位,通过限定幅度比变化范围和设定相位差选取点来实现对合成干涉相位的最优控制。分析表明:该方法可形成逼真度较高的虚假目标,且还可干扰InSAR的图像配准。
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