CN113093122B - 一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法 - Google Patents

一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，方法包括：产生预设虚假场景的干扰调制模板，虚假场景包括若干所述预设虚假场景，所述干扰调制模板包括散射系数调制模板、相位补偿模板和延时量模板；截获雷达信号，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号；干扰机发射经过调制处理的干扰信号，以对合成孔径雷达实施干扰。本发明采用基于模板调制的干扰方法，通过近似处理将处于相同距离向与方位向的假目标按照相同的参数进行调制，只需要确定干扰模板中第一行散射点的相位与第一列散射点的延时量，即可以确定所有散射点的调制系数，降低了计算复杂度。

Description

一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法
技术领域
本发明属于雷达干扰技术领域，具体涉及一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)可全天时、全天候、远距离对地面静止场景进行二维高分辨率成像，在军事侦察、海洋观测和环境监测等领域有极其重要的应用价值，现已广泛应用于军事和国民经济的许多领域。随着军事技术的发展，SAR在现代电子战中也发挥着日益重要的作用，因此对其欺骗干扰研究具有重要意义。
刘永才在其发表的论文“对空时自适应处理技术的欺骗干扰研究”中提出了对SAR的大场景欺骗干扰理论基础。文中分析了SAR回波信号特性，讨论了干扰机对SAR形成欺骗干扰的物理机理；将干扰机建模为一个线性系统，并建立了干扰机调制函数的数学模型；分析了对SAR欺骗干扰的电子侦察需求，指出干扰机需要侦察雷达信号参数、天线参数以及平台运动参数等。该方法虽然可以生成大场景欺骗干扰，实现欺骗干扰效果，但是其仍存在的不足之处是，计算复杂度大，对侦察设备的要求较高，需要获得精确的雷达工作参数，因此该方法的工程实现难度较大。
综上所述，现有的合成孔径雷达欺骗干扰方法计算复杂度高，工程实现难，因此需要一种易于工程实现的对合成孔径雷达欺骗干扰方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，包括：
产生预设虚假场景的干扰调制模板，虚假场景包括若干所述预设虚假场景，所述干扰调制模板包括散射系数调制模板、相位补偿模板和延时量模板；
截获雷达信号，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号；
干扰机发射经过调制处理的干扰信号，以对合成孔径雷达实施干扰。
在本发明的一个实施例中，产生预设虚假场景的干扰调制模板，包括：
根据分块划分模型将所述虚假场景划分为若干所述预设虚假场景；
产生每个预设虚假场景的散射系数调制模板；
根据相位补偿计算模型得到每个所述预设虚假场景的相位补偿模板；
根据延时量计算模型得到每个所述预设虚假场景的延时量模板。
在本发明的一个实施例中，所述分块划分模型为：
Figure BDA0003004271210000021
/>
Figure BDA0003004271210000022
其中，λ为信号波长，R0为垂直斜距，c为光速，TL为合成孔径时间，B为信号带宽，v为合成孔径雷达的运动速度，ΔLr为每个所述预设虚假场景距离向的宽度，ΔLa为每个所述预设虚假场景方位向的宽度。
在本发明的一个实施例中，所述散射系数调制模板为每个虚假目标点的散射系数。
在本发明的一个实施例中，所述相位补偿计算模型为：
Figure BDA0003004271210000031
其中，ψn(η)为相位补偿模板，所述相位补偿模板表示预设虚假场景中第1行的第n个目标需要补偿的相位，j为虚数，R(1，n)(η)为所述预设虚假场景中第一行第n个散射点与合成孔径雷达之间的斜距，RJ(η)为干扰机与合成孔径雷达之间的斜距。
在本发明的一个实施例中，
Figure BDA0003004271210000032
Figure BDA0003004271210000033
其中，x1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的x坐标位置，y1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的y坐标位置，xj为干扰机所处的x坐标位置，yj为干扰机所处的y坐标位置，Δx为散射点在方位向上的距离，η为方位向慢时间，v为合成孔径雷达的运动速度。
在本发明的一个实施例中，所述延时量计算模型为：
Figure BDA0003004271210000034
其中，τ(m)为延时量模板，所述延时量模板表示所述预设虚假场景中第一列第m行的虚假散射点的延时量，τj为干扰机反射的雷达回波应具有的时延量，τi为虚假散射点反射的雷达回波具有的时延量，Δy为干扰机与虚假散射点之间的距离向距离，c为光速。
在本发明的一个实施例中，使用数字射频储存频器DRFM截获雷达信号。
在本发明的一个实施例中，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号，包括：
基于干扰信号计算模型，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号。
在本发明的一个实施例中，所述干扰信号计算模型为：
Figure BDA0003004271210000041
其中，SJ(τ，η)为干扰信号，σ(m，n)为散射系数调制模板，st(τ，η)为雷达信号，τ(m)为延时量模板，ψn(η)为相位补偿模板，M为距离向需要调制的虚假散射点的个数，N方位向需要调制的虚假散射点的个数。
本发明的有益效果：
第一，本发明采用基于模板调制的干扰方法，通过近似处理将处于相同距离向与方位向的假目标按照相同的参数进行调制，只需要确定干扰模板中第一行散射点的相位与第一列散射点的延时量，即可以确定所有散射点的调制系数，降低了计算复杂度，易于工程实现。
第二，本发明由于使用数字射频储存频器DRFM实现对信号的捕获和保存，有效地解决了干扰机在收、发分时体制下进行快速响应的难题。
第三，本发明由于使用的数字射频储存器DRFM体积小，因而易于工程实现。
第四，本发明将虚假大场景拆分为小场景的干扰，给出了边界划分条件，通过将大场景划分为小场景分别进行调制干扰，有效的解决了单纯小场景干扰下干扰范围不足的问题。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种干扰调制模板的示意图；
图3(a)是本发明实施例提供的一种一小场景干扰结果图；
图3(b)是本发明实施例提供的一种实现的场景干扰结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例一
本实施例的应用场景是：针对敌方目标在空中通过发射信号侦察我方雷达情况而对敌方侦察实施干扰，即先对截获敌方的雷达信号进行调制处理，再对其进行转发后将其最终得到的信号发射出去，以降低敌方雷达目标检测性能。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法的流程示意图。本实施例提供一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，该对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法包括步骤1至步骤3，其中：
步骤1、产生预设虚假场景的干扰调制模板，虚假场景包括若干预设虚假场景，干扰调制模板包括散射系数调制模板、相位补偿模板和延时量模板。
在本实施例中，虚假场景为干扰场景，本实施例根据所需要的虚假场景的大小，将虚假场景划分为一个或者多个小的虚假场景，该小的虚假场景即为预设虚假场景。
在一个具体实施例中，步骤1可以包括步骤1.1～步骤1.4，其中：
步骤1.1、根据分块划分模型将虚假场景划分为若干所述预设虚假场景。
具体地，根据需要产生的虚假场景大小，将其划分为一个或者多个小的虚假场景，对虚假场景按照分块划分模型进行分块划分，分块划分模型为：
Figure BDA0003004271210000061
/>
Figure BDA0003004271210000062
其中，λ为信号波长，R0为垂直斜距，c为光速，TL为合成孔径时间，B为信号带宽，v为合成孔径雷达的运动速度，ΔLr为每个所述预设虚假场景距离向的宽度，ΔLa为每个所述预设虚假场景方位向的宽度。
步骤1.2、产生每个预设虚假场景的散射系数调制模板。
具体地，预设虚假场景的散射系数调制模板为σ(m，n)，σ(m，n)为散射点强度矩阵，其中m为距离向分辨单元个数，n为方位向分辨单元个数，σ(m，n)为预设虚假场景中每个虚假目标点的散射系数。
在本实施例中，可以通过预先读取，预设虚假场景图片的方式获取各个散射点反射系数的数值。并可以通过控制散射点的强弱关系生成具有特定形状的虚假场景。
步骤1.3、根据相位补偿计算模型得到每个预设虚假场景的相位补偿模板，其中，相位补偿计算模型为：
Figure BDA0003004271210000071
其中，ψn(η)为相位补偿模板，相位补偿模板表示预设虚假场景中第1行的第n个目标需要补偿的相位，j为虚数，R(1，n)(η)为预设虚假场景中第一行第n个散射点与合成孔径雷达之间的斜距，RJ(η)为干扰机与合成孔径雷达之间的斜距。
在本实施例中，对预设虚假场景中处于同一列的散射点使用相同的相位进行补偿，因此本实施例只需要确定预设虚假场景中第一行散射点的补偿相位，便可以确定所有散射点的补偿相位。
进一步地，
Figure BDA0003004271210000072
其中，x1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的x坐标位置，y1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的y坐标位置，xj为干扰机所处的x坐标位置，yj为干扰机所处的y坐标位置，Δx为散射点在方位向上的距离，η为方位向慢时间，v为合成孔径雷达的运动速度。
因此，相位补偿计算模型还可以表示为：
Figure BDA0003004271210000073
步骤1.4、根据延时量计算模型得到每个预设虚假场景的延时量模板，其中，延时量计算模型为：
Figure BDA0003004271210000074
其中，τ(m)为延时量模板，延时量模板表示预设虚假场景中第一列第m行的虚假散射点的延时量，τj为干扰机反射的雷达回波应具有的时延量，τi为虚假散射点反射的雷达回波具有的时延量，Δy为干扰机与虚假散射点之间的距离向距离，c为光速。
在本实施例中，对预设虚假场景中处于相同行的目标，可以使用相同的延时量进行调制，因此只需要确定第一列虚假散射点的延时量，便可以确定预设虚假场景中所有散射点的延时量。
步骤2、截获雷达信号，按照散射系数调制模板、相位补偿模板和延时量模板对雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号。
具体地，在截获雷达信号之后，基于干扰信号计算模型，按照散射系数调制模板、相位补偿模板和延时量模板对雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号，该干扰信号计算模型为：
Figure BDA0003004271210000081
其中，SJ(τ，η)为干扰信号，σ(m，n)为散射系数调制模板，st(τ，η)为雷达信号，τ(m)为延时量模板，ψn(η)为相位补偿模板，M为距离向需要调制的虚假散射点的个数，N方位向需要调制的虚假散射点的个数。
本实施例通过为每个虚假散射点调制相位与延时量，从而产生了干扰信号。
在本实施例中，可以使用数字射频储存频器DRFM实现对雷达信号的捕获和保存。
步骤3、干扰机发射经过调制处理的干扰信号，以对合成孔径雷达实施干扰。
本发明采用基于模板调制的干扰方法，通过近似处理将处于相同距离向与方位向的假目标按照相同的参数进行调制，只需要确定干扰模板中第一行散射点的相位与第一列散射点的延时量，即可以确定所有散射点的调制系数，降低了计算复杂度，易于工程实现。
本发明由于使用数字射频储存频器DRFM实现对信号的捕获和保存，有效地解决了干扰机在收、发分时体制下进行快速响应的难题。
本发明由于使用的数字射频储存器DRFM体积小，因而易于工程实现。
本发明将虚假大场景拆分为小场景的干扰，给出了边界划分条件，通过将大场景划分为小场景分别进行调制干扰，有效的解决了单纯小场景干扰下干扰范围不足的问题。
下面结合仿真实验对本发明的效果作进一步说明。
1.仿真条件：
1)敌方雷达参数如下：
雷达工作频率f0＝10GHz，发射的线性调频信号脉宽Tp＝10μs，脉冲重复频率PRF＝200Hz，带宽B＝80MHz，载机平台高度H＝9000m，速度v＝200m/s，成像区域距离向宽度为150m，方位向宽度为80m。
2)设置我方干扰参数如下：
首先按照距离向与方位向分别包含40个分辨单元进行干扰。干扰机为自卫干扰模式，干扰机位置处于场景中心。然后对雷达进行虚假场景干扰，设置虚假场景覆盖整个成像场景。
2.仿真内容与结果分析：
仿真1，仿真分析本发明快速场景欺骗干扰对合成孔径雷达干扰效果图，结果如图3(a)和图3(b)所示。其中：
图3(a)是一小场景干扰结果图，可以看到本发明可以生成虚假的面目标，通过控制各个散射点的强度信息，可以生成具有特定形状的面，可以迷惑敌方雷达，达到干扰目的。
图3(b)是本发明实现的场景干扰结果图。可以看出本干扰算法可以产生覆盖一定范围的虚假场景干扰，通过在设定位置产生虚假的场景干扰，不仅可以迷惑敌方雷达，也可以通过与真实场景的叠加来保护真实的目标场景。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特数据点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特数据点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，包括：
根据分块划分模型将虚假场景划分为若干预设虚假场景，产生每个预设虚假场景的散射系数调制模板，根据相位补偿计算模型得到每个所述预设虚假场景的相位补偿模板，根据延时量计算模型得到每个所述预设虚假场景的延时量模板，其中，所述分块划分模型为：
Figure FDA0004091106280000011
Figure FDA0004091106280000012
其中，λ为信号波长，R0为垂直斜距，c为光速，TL为合成孔径时间，B为信号带宽，v为合成孔径雷达的运动速度，ΔLr为每个所述预设虚假场景距离向的宽度，ΔLa为每个所述预设虚假场景方位向的宽度；
截获雷达信号，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号；
干扰机发射经过调制处理的干扰信号，以对合成孔径雷达实施干扰。
2.根据权利要求1所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，所述散射系数调制模板为每个虚假目标点的散射系数。
3.根据权利要求1所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，所述相位补偿计算模型为：
Figure FDA0004091106280000021
其中，ψn(η)为相位补偿模板，所述相位补偿模板表示预设虚假场景中第1行的第n个目标需要补偿的相位，j为虚数，R(1,n)(η)为所述预设虚假场景中第一行第n个散射点与合成孔径雷达之间的斜距，RJ(η)为干扰机与合成孔径雷达之间的斜距。
4.根据权利要求3所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，
Figure FDA0004091106280000022
其中，x1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的x坐标位置，y1为预设虚假场景中第1行第1个散射点目标的y坐标位置，xj为干扰机所处的x坐标位置，yj为干扰机所处的y坐标位置，Δx为散射点在方位向上的距离，η为方位向慢时间，v为合成孔径雷达的运动速度。
5.根据权利要求1所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，所述延时量计算模型为：
Figure FDA0004091106280000023
其中，τ(m)为延时量模板，所述延时量模板表示所述预设虚假场景中第一列第m行的虚假散射点的延时量，τj为干扰机反射的雷达回波应具有的时延量，τi为虚假散射点反射的雷达回波具有的时延量，Δy为干扰机与虚假散射点之间的距离向距离，c为光速。
6.根据权利要求1所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，使用数字射频储存频器DRFM截获雷达信号。
7.根据权利要求1所述的对合成孔径雷达快速场景欺骗干扰的方法，其特征在于，得到经过调制处理的干扰信号，包括：
基于干扰信号计算模型，按照所述散射系数调制模板、所述相位补偿模板和所述延时量模板对所述雷达信号进行调制，以得到经过调制处理的干扰信号，其中，所述干扰信号计算模型为：
Figure FDA0004091106280000031
其中，SJ(τ,η)为干扰信号，σ(m,n)为散射系数调制模板，st(τ,η)为雷达信号，τ(m)为延时量模板，ψn(η)为相位补偿模板，M为距离向需要调制的虚假散射点的个数，N为方位向需要调制的虚假散射点的个数。
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