CN116893392A - 基于高速数据传输的sar雷达干扰方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及雷达干扰技术领域，公开了一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法、装置和系统，方法包括步骤：获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处理后得到发射信号频谱；获取光学图像，对所述光学图像进行预处理；将经过预处理后的光学图像与SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；发出所述SAR干扰信号。本发明方法能够提高SAR雷达信号采集的数据量以及数据准确度，解决现有技术干扰效果不太理想，容易被识别出存在欺骗干扰等问题。
Description
技术领域
本发明涉及雷达干扰技术领域，具体涉及一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法、装置和系统。
背景技术
SAR，即合成孔径雷达，SyntheticApertureRadar，在雷达干扰及电子对抗等技术领域中得到了广泛的应用。现有技术中基于SAR成像及图像反演的SAR雷达干扰方法，生成SAR雷达干扰信号，可以直接根据图像直观的明确干扰效果，增强电子对抗能力，但是目前SAR传统欺骗式干扰多数未考虑逻辑符合，干扰效果仍不太理想，容易被识别出存在欺骗干扰的问题。
发明内容
技术目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法、装置和系统。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处理后得到发射信号频谱；
S2、获取光学图像，所述光学图像包括M×N个像素点，M为距离采样点，N为方位采样点数，对所述光学图像进行预处理；
S3、将经过预处理后的光学图像与SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；
S4、发出所述SAR干扰信号；
其中，步骤S2中，以如下步骤进行预处理：
将所述光学图像转换成灰度图像；
对所述灰度图像作直方图反均衡化处理；
对反均衡化处理得到的图像，进行随机相位加权处理，得到复图像；
将所述复图像进行二维傅里叶变换；
对二维傅里叶变换得到的图像，进行方位向频谱的天线方向图加权处理；
对天线方向图加权处理得到的图像，进行Stolt反插值；
将距离向频谱与所述发射信号频谱相乘，模拟距离向展宽。
优选地，步骤S1中，采用高速传输方式对SAR雷达信号进行采样存储时，并且对所有采样得到的时域脉冲，进行频域变换，得到发射信号频谱；
所述高速传输方式为：通过光纤链路将数据从数据采集板传送到数据存储板，然后通过PCIE协议对数据存储板进行高速的读写，数据存储板包括8GB的ddr3芯片与两片4TB的ssd卡，通过AXI协议实现数据从ddr3芯片到ssd卡的乒乓存储。
优选地，步骤S2.7中，采用逆波数域回波信号算法，将距离向频谱与发射信号频谱相乘模拟距离向展宽。
一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰装置，其特征在于，包括：
SAR雷达信号获取模块，用于获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处后得到发射信号频谱；
光学图像获取及预处理模块，用于获取光学图像，并对所述光学图像进行预处理；
SAR干扰信号计算模块，用于将经过预处理后的光学图像与所述SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；
发射模块，用于发出所述SAR干扰信号。
一种SAR雷达干扰模拟系统，其特征在于，包括：
SAR干扰设备一，用于模拟SAR雷达信号，并释放模拟的SAR雷达信号；
SAR干扰设备二，用于接收SAR雷达信号，并卷积产生SAR干扰信号；
其中，所述SAR干扰设备二设有所述的基于高速数据传输的SAR雷达干扰装置。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明基于高速数据采集的方法，确保了SAR雷达信号采集的数据量以及数据准确度，以解决在SAR雷达成像过程中遇见的由于SAR传统欺骗式干扰多数未考虑逻辑符合，干扰效果大多不太理想，容易被识别出存在欺骗干扰的问题。
附图说明
图1为生成SAR原始信号的正向法与逆向法示意图；
图2为SAR成像与信号仿真的对偶关系的示意图；
图3为回波模拟与成像仿真流程图；
图4为SAR干扰设备一和SAR干扰设备二连接的示意图；
图5为采用本发明干扰方法获得的干扰信号的验证效果的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细的说明。
实施例一
本发明提出一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法，需要已知SAR的发射波形参数及运动参数，以及需要模拟的图像作为输入，图像包括M×N个像素点，M为距离采样点，N为方位采样点数。
然后根据逆波数域算法，对图像进行反均衡化处理，在二维频域进行方向图加权，反sclot插值，距离展宽模拟，最后通过逆fft生成原始信号，生成的原始信号包括M×N个采样点。
SAR成像模拟方案步骤简述如下：
根据距离多普勒成像算法，对信号进行距离向匹配滤波，方位向fft进入距离多普勒域，进行距离徙动校正，方位向匹配滤波，方位向逆fft变换回时域，得到压缩后的图像。
几个模块的接线方式如图4所示。
1、采集SAR雷达信号，并将图像与采集的雷达信号进行卷积；
如图1、图2所示，SAR原始信号的仿真方法可分为两种：
一种方法是从目标空间到信号空间，模拟SAR的接收过程，称为正向法；
另一种方法是采用SAR成像过程中的逆过程，从图像空间出发模拟SAR信号空间，称为逆向法。
正向法：给定场景电磁散射系数，随着雷达平台的运动，逐个发射脉冲计算天线波束覆盖范围内场景所有回波的矢量和，并与发射波形卷积生成一个脉冲的回波信号。但由于只能在一维距离向利用FFT实现快速卷积，其计算效率十分有限。
正向法模拟的距离向回波为发射信号与场景反射系数的卷积，对距离向回波进行压缩(匹配滤波)，获得重建的距离像。
逆向法：从重建的距离像出发模拟距离向回波，其过程为匹配滤波的逆过程。
一个有距离徙动和空变性的信号经过SAR成像算法的处理，可以得到距离徙动和空变性都被校正的信号。显然，没有距离徙动和空变性的信号，经过SAR成像算法的逆过程处理以后就可以得到具有距离徙动和空变性的输出信号。
本发明一个从光学图像开始，借鉴SAR波数域成像算法实现SAR原始信号快速仿真的完整过程如下：
1)、光学图像转换成灰度图像；
2)、对灰度图像作直方图反均衡化处理；
3)、随机相位加权，将实图像转换成复图像；
4)、二维傅里叶变换进入二维频域；
5)、对方位向频谱进行天线方向图加权；
6)、Stolt反插值，模拟目标响应的距离徙动及空变性；
7)、距离向频谱与发射信号频谱相乘，模拟距离向展宽；
8)、二维逆傅里叶变换，输出仿真的距离向和方位向都展宽了的原始信号，即生成的SAR干扰信号；
9)、用其他成像算法成像，检验仿真结果是否正确。
逆波数域回波信号算法中，将距离向频谱与发射信号频谱相乘模拟距离向展宽，发射信号频谱由时域信号计算得到。考虑实际进行回波模拟时，对雷达信号进行采样存储，发射信号频谱由采样脉冲频域变换得到。根据图3所示的回波模拟与成像仿真流程图，基带信号上变频到1.3～2.3GHz的中频实信号，模拟信号产生的过程。中频实信号加入量化误差与噪声，下变频到基带作为逆波数域回波信号生成算法的输入，输出为基带回波模拟信号，上变频到1.3～2.3GHz的中频实信号，模拟回波信号的产生。中频信号加入量化误差与噪声，下变频到基带作为成像算法的输入，最终生成图像。
2、模拟SAR雷达接收卷积完图像的回波信号，并进行接卷积操作，验证对于SAR雷达的干扰效果。验证效果在图4展示，图4中最左边的图为原始图像，中间的图为原始图像经过预处理之后与SAR雷达信号卷积，生成的图像，最右边的图像为接收卷积图像并解卷积之后的图像。图4三张照片展示了SAR回波信号与图像卷积以后的效果，并且进行了解卷积的操作，验证了数据传输的稳定性与效果。
第一张图片为原始图片，第二张图片为SAR雷达信号与图像进行卷积以后，再通过解卷积操作得到的图像信息，因为信号经过微波本振变频的操作(即需要经历一次上变频一次下变频)，所以可能导致图像灰度值有变化，可以看出来第二张图片与原始图片接近，第三张图片接收卷积图像并解卷积之后的图像，与第二张图片最大的区别就是经过了一整个的数据回环(数据发送再接收并存储，将存储的数据发送，由另外一套设备接收并存储)，除了微波上下变频导致的灰度值变化带来的影响，可以看出数据连续且完整。
本发明通过将采集的信号一帧不丢的保存下来，并通过算法将图像与雷达信号进行卷积，再将卷积的信号回放出去，可以将AD芯片采集的AD数据完全保存下来，可以保证数据传输速率达到4.8GB/S。并且可以存储大数据量的采集数据，使得AD数据与图像卷积的时候不会有相位偏差，实现更加逼真的对SAR雷达干扰的实际效果。相较于普通的SAR干扰方法，本发明能够根据采集的大数据量相位没有偏差的雷达信号与图像信息进行卷积，即将雷达信号与图像信息进行拟合，更具有欺骗性，优化了传统SAR欺骗式干扰多数未考虑逻辑符合，未考虑相位偏差问题着重于距离向的变化，干扰效果大多不太理想，容易被识别出存在欺骗干扰的问题。
本发明主要通过光纤链路将数据从数据采集板传送到数据存储板卡，然后通过PCIE协议对存储板进行高速的读写，数据存储板挂在8GB的ddr3芯片与两片4TB的ssd卡上，可以通过AXI协议实现数据从ddr3到ssd卡的乒乓存储，实现数据的高速传输。进行信号的抓取然后通过matlab进行仿真，在软件中观察信号，或者采集一段连续波信号，并回放出来，在时域上观测信号是否丢失，能够确认数据没有丢失。
实施例二
如图5所示，本实施例提供了一种SAR雷达信号成像模拟系统，包括：
SAR干扰设备一，用于模拟SAR雷达信号，并释放模拟的SAR雷达信号；
SAR干扰设备二，用于接收SAR雷达信号，并卷积产生SAR干扰信号，
以及信号源、频谱仪和天线等。
SAR干扰设备一设有如下基于高速数据传输的SAR雷达干扰装置，装置包括：
SAR雷达信号获取模块，用于获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处后得到发射信号频谱；
光学图像获取及预处理模块，用于获取光学图像，并对所述光学图像进行预处理；
SAR干扰信号计算模块，用于将经过预处理后的光学图像与所述SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；
发射模块，用于发出所述SAR干扰信号。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处理后得到发射信号频谱；
S2、获取光学图像，所述光学图像包括M×N个像素点，M为距离采样点，N为方位采样点数，对所述光学图像进行预处理；
S3、将经过预处理后的光学图像与SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；
S4、发出所述SAR干扰信号；
其中，步骤S2中，以如下步骤进行预处理：
将所述光学图像转换成灰度图像；
对所述灰度图像作直方图反均衡化处理；
对反均衡化处理得到的图像，进行随机相位加权处理，得到复图像；
将所述复图像进行二维傅里叶变换；
对二维傅里叶变换得到的图像，进行方位向频谱的天线方向图加权处理；
对天线方向图加权处理得到的图像，进行Stolt反插值；
将距离向频谱与所述发射信号频谱相乘，模拟距离向展宽。
2.根据权利要求1所述的一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法，其特征在于，步骤S1中，采用高速传输方式对SAR雷达信号进行采样存储时，并且对所有采样得到的时域脉冲，进行频域变换，得到发射信号频谱；
所述高速传输方式为：通过光纤链路将数据从数据采集板传送到数据存储板，然后通过PCIE协议对数据存储板进行高速的读写，数据存储板包括8GB的ddr3芯片与两片4TB的ssd卡，通过AXI协议实现数据从ddr3芯片到ssd卡的乒乓存储。
3.根据权利要求1所述的一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰方法，其特征在于，步骤S2.7中，采用逆波数域回波信号算法，将距离向频谱与发射信号频谱相乘，模拟距离向展宽。
4.一种基于高速数据传输的SAR雷达干扰装置，其特征在于，包括：
SAR雷达信号获取模块，用于获取SAR雷达信号并进行采样存储，并基于采样得到的时域脉冲，进行频域变换处后得到发射信号频谱；
光学图像获取及预处理模块，用于获取光学图像，并对所述光学图像进行预处理；
SAR干扰信号计算模块，用于将经过预处理后的光学图像与所述SAR雷达信号进行卷积，得到SAR干扰信号；
发射模块，用于发出所述SAR干扰信号。
5.一种SAR雷达干扰模拟系统，其特征在于，包括：
SAR干扰设备一，用于模拟SAR雷达信号，并释放模拟的SAR雷达信号；
SAR干扰设备二，用于接收SAR雷达信号，并卷积产生SAR干扰信号；
其中，所述SAR干扰设备二设有如权利要求4所述的基于高速数据传输的SAR雷达干扰装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: Building 4, Jiangguang Smart City East Garden, No. 15 Wenchang East Road, Guangling District, Yangzhou City, Jiangsu Province, 225006 Applicant after: Yangzhou Yuan Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: Building 4, Jiangguang Smart City East Garden, No. 15 Wenchang East Road, Guangling District, Yangzhou City, Jiangsu Province, 225006 Applicant before: YANGZHOU YU'AN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information |