CN112014808B - 一种弹载双基sar抗干扰系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明为了实现针对有源干扰的弹载双基SAR抗干扰系统，将数字极化、相控阵、分布式SAR进行有机结合，将极化相控阵天线阵列用于分布式弹载SAR发射机和弹载SAR接收机，通过数字极化设计实现全极化、极化捷变等，从能量域和极化域实现抗干扰。

Description

一种弹载双基SAR抗干扰系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种弹载双基SAR抗干扰系统及其工作方法。

背景技术

近年来，SAR技术发展很快，成像分辨率不断提高，在国防与国民经济中的应用日益广泛。研究SAR干扰技术不仅可以保护重要信息不被侦察，也可为研究类似系统的抗干扰技术，提供依据具有重要的均是价值。

针对SAR系统的干扰方法很多，根据干扰能量来源通常分为有源干扰和无缘干扰两大类。有源干扰在有效性和灵活性方面具有更大的利用空间，有压制式和欺骗式干扰两种。目前，没有针对有源干扰的有效抗干扰技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种弹载双基SAR抗干扰系统及其工作方法。

本发明采用的一种弹载双基SAR抗干扰系统，包括：弹载SAR发射机和弹载SAR接收机；

所述弹载SAR发射机包括依次连接的发射机极化相控阵列天线阵列、发射机射频前端模块、发射机中频信号处理模块和发射机数字极化模块，以及与数字极化模块连接的发射机弹载数据链模块；

所述弹载SAR接收机包括依次连接的接收机极化相控阵列天线阵列、接收机射频前端模块、接收机中频信号处理模块、接收机数字极化模块、分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块，以及与数字极化模块连接的接收机弹载数据链模块；

所述弹载SAR发射机和弹载SAR接收机通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信。

进一步，所述发射机数字极化模块包括发射机控制模块，与发射机控制模块连接的发射机变极化器，以及与发射机变极化器连接的信号源模块、水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块；其中，水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块均与发射机中频信号处理模块连接；发射机控制模块还分别连接发射机中频信号处理模块和发射机弹载数据链模块。

进一步，所述接收机数字极化模块包括接收机控制模块，与接收机控制模块连接的接收机变极化器和干扰极化识别器，以及与接收机变极化器连接的极化滤波器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块；其中，干扰极化识别器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块均与接收机中频信号处理模块连接；接收机控制模块还连接接收机弹载数据链模块；极化滤波器还依次连接分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块。

进一步，所述发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列均为采用以一对相互垂直的电偶极子为阵元基础的极化相控阵天线阵列。

进一步，相互垂直的电偶极子包括水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子分别连接一个移相器，所述移相器通过移相控制码控制水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，以实现发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列调整电磁波发射波束或电磁波接收波束的指向。

本发明还提供一种弹载双基SAR抗干扰系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机分别安装发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列，以及发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块；并通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信，实现弹载SAR发射机和弹载SAR接收机之间的数据传输；

步骤2，弹载SAR发射机通过发射机极化相控阵列天线阵列发射电磁波，并在飞行过程中通过发射机数字极化模块中的发射机控制模块调整发射电磁波波束指向，使电磁波发射波束始终照射目标；弹载SAR接收机通过接收机极化相控阵列天线阵列接收目标反射的电磁波，并通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块调整接收电磁波波束指向，自适应地接收目标散射的电磁波；

步骤3，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机初始阶段具有相同的极化方式；当弹载SAR接收机通过干扰极化识别器识别出干扰信号的极化状态后，通过弹载数据链向弹载SAR发射机发送干扰样式信息，弹载SAR发射机接收到干扰样式信息后，通过数字极化技术改变其极化状态，并将改变后的极化参数通过弹载数据链发送给弹载SAR接收机；弹载SAR接收机根据接收的极化参数改变电磁波接收波束的极化方式；

步骤4，当弹载SAR接收机检测并识别出噪声干扰、无源干扰信号后，通过控制电磁波接收波束，在空域上实现零陷，滤除干扰信号；

步骤5，弹载SAR接收机通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块实时地控制接收机变极化器得到回波基带信号，并将回波基带信号输入极化滤波器进行极化自适应滤波；

步骤6，弹载SAR接收机中的分布式SAR信号处理模块，根据极化滤波器输出的信号实现分布式SAR前视成像，生成弹载SAR发射机照射区域的SAR图像；

步骤7，弹载SAR接收机中的和分布式SAR图像处理模块，根据SAR图像实现目标检测和目标识别，并根据目标检测和目标识别结果中的目标位置信息实时调整飞行姿态，直至摧毁目标。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明将数字极化、相控阵、分布式SAR进行有机结合，将极化相控阵天线阵列用于分布式弹载SAR发射机和弹载SAR接收机，通过数字极化设计实现全极化、极化捷变等，从能量域和极化域实现抗干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的弹载双基SAR抗干扰系统中弹载SAR发射机结构示意图。

图2为本发明的弹载双基SAR抗干扰系统中弹载SAR接收机结构示意图。

图3为本发明的弹载双基SAR抗干扰系统工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的设计思路：本发明为了实现针对有源干扰的弹载双基SAR抗干扰系统，将数字极化、相控阵、分布式SAR进行有机结合，将极化相控阵天线阵列用于分布式弹载SAR发射机和弹载SAR接收机，通过数字极化设计实现全极化、极化捷变等，从能量域和极化域实现抗干扰。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本实施例的一种弹载双基SAR抗干扰系统，包括：弹载SAR发射机和弹载SAR接收机；

如图1所示，所述弹载SAR发射机包括依次连接的发射机极化相控阵列天线阵列、发射机射频前端模块、发射机中频信号处理模块和发射机数字极化模块，以及与数字极化模块连接的发射机弹载数据链模块；

如图2所示，所述弹载SAR接收机包括依次连接的接收机极化相控阵列天线阵列、接收机射频前端模块、接收机中频信号处理模块、接收机数字极化模块、分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块，以及与数字极化模块连接的接收机弹载数据链模块；

所述弹载SAR发射机和弹载SAR接收机通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信。

也就是说，所述弹载SAR发射机和弹载SAR接收机均包括弹载数据链模块、极化相控阵列天线阵列、射频前端模块、中频信号处理模块和数字极化模块；而弹载SAR接收机比弹载SAR发射机多出了分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块。其中，极化相控阵列天线阵列可以用于发送和接收有源干扰信号、电磁波(电磁信号)等，极化相控阵列天线阵列接收的信号经射频前端模块进行处理，实现发射信号和接收信号的混频、滤波、放大等功能，再经过中频信号处理模块(如DAC)进行信号处理和转换后输入数字极化模块进行极化状态控制。

所述数字极化模块在弹载SAR发射机和弹载SAR接收机的功能大体一致，均可以实现对极化方式的改变，但也有所不同，具体如下：

所述发射机数字极化模块包括发射机控制模块，与发射机控制模块连接的发射机变极化器，以及与发射机变极化器连接的信号源模块、水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块；其中，水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块均与发射机中频信号处理模块连接；发射机控制模块还分别连接发射机中频信号处理模块和发射机弹载数据链模块。

所述接收机数字极化模块包括接收机控制模块，与接收机控制模块连接的接收机变极化器和干扰极化识别器，以及与接收机变极化器连接的极化滤波器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块；其中，干扰极化识别器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块均与接收机中频信号处理模块连接；接收机控制模块还连接接收机弹载数据链模块；极化滤波器还依次连接分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块。

其中，发射机数字极化模块和接收机数字极化模块具有以下工作过程：

(1)发射机数字极化模块中，信号源模块生成原始信号，发射机控制模块控制发射机变极化器生成指定极化状态的信号；接收机数字极化模块中，接收机控制模块控制接收机变极化器输出原始极化状态的回波基带信号；即，分别通过发射机变极化器和接收机变极化器实现弹载SAR发射机极化状态的调制和弹载SAR接收机极化状态的解调。

(2)弹载SAR发射机中，通过水平通道I/Q合成模块、垂直通道I/Q合成模块和发射机中频信号处理模块，实现发射信号的通道校正、数字上变频以及数字信号到模拟信号的转换；弹载SAR接收机中，通过接收机中频信号处理模块、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块，实现回波信号的模拟到数字的转换、数字下变频以及通道校正。

在一些实施例中，所述发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列均为采用以一对相互垂直的电偶极子为阵元基础的极化相控阵天线阵列。如图1、2所示，相互垂直的电偶极子包括水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子分别连接一个移相器，所述移相器通过移相控制码控制水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，以实现发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列调整电磁波发射波束或电磁波接收波束的指向。

基于上述的弹载双基SAR抗干扰系统，其工作原理如图3所示，包括如下工作过程：

步骤1，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机分别安装发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列，以及发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块；并通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信，实现弹载SAR发射机和弹载SAR接收机之间的数据传输；

步骤2，弹载SAR发射机通过发射机极化相控阵列天线阵列发射电磁波，并在飞行过程中通过发射机数字极化模块中的发射机控制模块调整发射电磁波波束指向，使电磁波发射波束始终照射目标；弹载SAR接收机通过接收机极化相控阵列天线阵列接收目标反射的电磁波，并通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块调整接收电磁波波束指向，自适应地接收目标散射的电磁波；

步骤3，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机初始阶段具有相同的极化方式；当弹载SAR接收机接收通过干扰极化识别器干扰信号的极化状态后，通过弹载数据链向弹载SAR发射机发送干扰样式信息，弹载SAR发射机接收到干扰样式信息后，通过数字极化技术改变其极化状态，并将改变后的极化参数通过弹载数据链发送给弹载SAR接收机；弹载SAR接收机根据接收的极化参数改变电磁波接收波束的极化方式；

步骤4，当弹载SAR接收机检测并识别出噪声干扰、无源干扰信号后，通过控制电磁波接收波束，在空域上实现零陷，滤除干扰信号；

步骤5，弹载SAR接收机通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块实时地控制接收机变极化器得到回波基带信号，并将回波基带信号输入极化滤波器进行极化自适应滤波；

步骤6，弹载SAR接收机中的分布式SAR信号处理模块，根据极化滤波器输出的信号实现分布式SAR前视成像，生成弹载SAR发射机照射区域的SAR图像；

步骤7，弹载SAR接收机中的和分布式SAR图像处理模块，根据SAR图像实现目标检测和目标识别，并根据目标检测和目标识别结果中的目标位置信息实时调整飞行姿态，直至摧毁目标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种弹载双基SAR抗干扰系统，其特征在于，包括：弹载SAR发射机和弹载SAR接收机；

所述弹载SAR发射机包括依次连接的发射机极化相控阵列天线阵列、发射机射频前端模块、发射机中频信号处理模块和发射机数字极化模块，以及与数字极化模块连接的发射机弹载数据链模块；

所述弹载SAR接收机包括依次连接的接收机极化相控阵列天线阵列、接收机射频前端模块、接收机中频信号处理模块、接收机数字极化模块、分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块，以及与数字极化模块连接的接收机弹载数据链模块；

所述弹载SAR发射机和弹载SAR接收机通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信；

所述发射机数字极化模块包括发射机控制模块，与发射机控制模块连接的发射机变极化器，以及与发射机变极化器连接的信号源模块、水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块；其中，水平通道I/Q合成模块和垂直通道I/Q合成模块均与发射机中频信号处理模块连接；发射机控制模块还分别连接发射机中频信号处理模块和发射机弹载数据链模块；

所述接收机数字极化模块包括接收机控制模块，与接收机控制模块连接的接收机变极化器和干扰极化识别器，以及与接收机变极化器连接的极化滤波器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块；其中，干扰极化识别器、水平通道I/Q正交分解模块和垂直通道I/Q正交分解模块均与接收机中频信号处理模块连接；接收机控制模块还连接接收机弹载数据链模块；极化滤波器还依次连接分布式SAR信号处理模块和分布式SAR图像处理模块。

2.根据权利要求1所述的弹载双基SAR抗干扰系统，其特征在于，所述发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列均为采用以一对相互垂直的电偶极子为阵元基础的极化相控阵天线阵列。

3.根据权利要求1所述的弹载双基SAR抗干扰系统，其特征在于，相互垂直的电偶极子包括水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子分别连接一个移相器，所述移相器通过移相控制码控制水平极化电偶极子和垂直极化电偶极子，以实现发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列调整电磁波发射波束或电磁波接收波束的指向。

4.一种弹载双基SAR抗干扰系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机分别安装发射机极化相控阵列天线阵列和接收机极化相控阵列天线阵列，以及发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块；并通过发射机弹载数据链模块和接收机弹载数据链模块建立弹载数据链通信，实现弹载SAR发射机和弹载SAR接收机之间的数据传输；

步骤2，弹载SAR发射机通过发射机极化相控阵列天线阵列发射电磁波，并在飞行过程中通过发射机数字极化模块中的发射机控制模块调整发射电磁波波束指向，使电磁波发射波束始终照射目标；弹载SAR接收机通过接收机极化相控阵列天线阵列接收目标反射的电磁波，并通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块调整接收电磁波波束指向，自适应地接收目标散射的电磁波；

步骤3，弹载SAR发射机和弹载SAR接收机初始阶段具有相同的极化方式；当弹载SAR接收机通过干扰极化识别器干扰信号的极化状态后，通过弹载数据链向弹载SAR发射机发送干扰样式信息，弹载SAR发射机接收到干扰样式信息后，通过数字极化技术改变其极化状态，并将改变后的极化参数通过弹载数据链发送给弹载SAR接收机；弹载SAR接收机根据接收的极化参数改变电磁波接收波束的极化方式；

步骤4，当弹载SAR接收机检测并识别出噪声干扰、无源干扰信号后，通过控制电磁波接收波束，在空域上实现零陷，滤除干扰信号；

步骤5，弹载SAR接收机通过接收机数字极化模块中的接收机控制模块实时地控制接收机变极化器得到回波基带信号，并将回波基带信号输入极化滤波器进行极化自适应滤波；

步骤6，弹载SAR接收机中的分布式SAR信号处理模块，根据极化滤波器输出的信号实现分布式SAR前视成像，生成弹载SAR发射机照射区域的SAR图像；

步骤7，弹载SAR接收机中的和分布式SAR图像处理模块，根据SAR图像实现目标检测和目标识别，并根据目标检测和目标识别结果中的目标位置信息实时调整飞行姿态，直至摧毁目标。