lf f (k，kx)的数学表达式为
[0057]其中，（k，kx)代表二维频域坐标，rect( ·)为归一化的矩形窗，ko为二倍的雷达载 频除以电磁波传播速度，Br为二倍的雷达带宽除以电磁波传播速度，C0a( ·)代表雷达天线 方位向上的方向图，arctan( ·)为反正切函数，0sq为雷达斜视角，丨丨代表双重积分运算。 [0058]步骤二有两种实现方式，第一种实现方式的具体步骤为：
[0059] 第一，对欺骗模板进行二维快速傅里叶变换，得到欺骗模板二维频谱HHsigma(kr， k x)在二维频域(kr，kx)平面上的等间隔采样值。其中
[0060] HHsigma(kr,kx) = JJ〇(u,v) · exp(-j23Tkru-j23Tkxv)dudv (3)
[0061] 第二，幅度加权，得到////,/Λ//(<，/「,）在二维频域(kr，kx)平面上的等间隔采样值。其 中
[0063]为此，应在二维频域(kr，kx)平面上选取由式(5)所围成的扇形区域
[0065] 其中，0bw为雷达天线方位向波束宽度。截取HHsigma(kr，k x)在该扇形区域范围内的 数据，并根据式(4)中的rect( ·)项和coa( ·)项进行幅度加权。根据式(5)可知，扇形区域 的范围由雷达信号载频和带宽，天线方位向波束宽度0bw和斜视角0 sq共四个雷达参数确定。
[0066] 第三，通过对////,,," (<次）沿距离频率kr轴进行插值，得到补余聚焦滤波器 (k，kx)在二维频域(k，k x)平面上的等间隔采样值。
[0067] 插值运算中，应采用基带插值的核函数（如Sine函数），并根据Stolt变换
_选取插值位置。具体而言，为获得补余聚焦滤波器HHdlff(k，k x)在二维频域平 面(k，kx)某一点处的采样值，应通过插值获得在二维频域平面(kr，kx)上位于
[0068] 步骤二的第二种实现方式的具体步骤为：
[0069] 第一，对欺骗模板沿方位向v进行一维快速傅里叶变换。此时，欺骗模板将被变换 到方位频域，并且沿着方位频率kx轴的方向被等间隔地采样。
[0070] 第二，沿距离向u进行Chirp-Z变换。设补余聚焦滤波器HHdlff(k，k x)在二维频域平 面(k，kx)上沿着距离频率k轴方向的等间隔采样点的初始位置为1^，采样间隔为Ak，那么 Chirp-Z变换运算中，距离频率kr的起始位置k rs和采样间隔Akr应根据式(7)所示的近似 Sto It变换选取，具体为
[0074]第三，幅度加权。在二维频域(kr，kx)平面上选取由式(5)所围成的圆环区域，截取 上一步所得结果在该圆环范围内的数据，并根据式(4)中的rect( ·)项和coa( ·)项进行幅 度加权。
[0075] 步骤三:计算一致聚焦滤波器HHbulk(k，kx)在二维频域(k，k x)平面上的等间隔采样 值，并与步骤二得到的补余聚焦滤波器HHdlff(k，kx)在二维频域(k，kx)平面上的等间隔采样 值相乘。其中，一致聚焦滤波器HHbulk(k，kx)由如下数学表达式给出
[0077]步骤四：将步骤三得到的结果进行方位向逆傅里叶变换，并与干扰机消隐滤波器 Hhelim(k，x)在距离频域(k，x)平面上的等间隔采样值相乘。其中，干扰机消隐滤波器Hhelim (k，x)由如下数学表达式给出
[0079] 图3至图7是两组仿真实验的结果。仿真实验中，设置SAR距离和方位标称分辨力均 为0.5m，发射信号为线性调频信号，载频9GHz，带宽300MHz;设置雷达斜视角0 sq= l〇deg，方 位向波束宽度9bw=l .94deg，SAR平台飞行速度180m/s。设置！7 = 15km，（pc,qc) = (0,0)。
[0080] 第一组仿真实验利用本发明方法产生单个虚假点目标的干扰信号，其中虚假点目 标在欺骗模板坐标系中坐标为(u，v) = ( 1.5km，0km)。图3和图4分别展示了以方式一和方式 二实现步骤二的条件下雷达对干扰信号进行成像后的图像结果、距离向剖面和方位向剖 面。理论和仿真实验结果表明，本发明产生的干扰信号具有逼真的雷达回波特性，干扰信号 能够在雷达具有较高的分辨力、明显的斜视角、或较大的合成孔径时达到或逼近雷达理论 分辨力。
[0081]第二组仿真实验利用本发明方法产生一个虚假场景，其中虚假场景的欺骗模板如 图5所示。图6和图7分别展示了以方式一和方式二实现步骤二的条件下雷达对干扰信号进 行成像后的图像局部。不难看出，干扰在雷达图像中所产生的虚假场景保留了欺骗模板精 细的点、线、面等构造以及明暗变化，大场景欺骗干扰效果逼真。
【主权项】
1. 一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法，其特征在于，包括如下 步骤： 步骤一:根据干扰方拟在雷达图像中产生的虚假电磁特性，构建干扰机欺骗模板： W欺骗模板坐标系的原点Odt为中屯、，将二维空域(u，v)平面等间隔地采样;根据干扰方 拟在雷达图像中产生的虚假电磁特性，在每个采样位置上设定该位置所对应虚假散射中屯、 的雷达后向散射系数;将所有采样位置的众多虚假散射中屯、通过线性叠加组合在一起，构 建出任意虚假电磁特性，得到干扰机欺骗模板〇(u，v):(1) 其中，U，v分别代表虚假散射中屯、在欺骗模板坐标系中的距离向位置和方位向位置，m, η为整数，分别代表虚假散射中屯、在距离向和方位向的序号，δ(.，.）为二维狄拉克Dirac 函数，A U，Δ V分别代表欺骗模板坐标系在距离向和方位向的采样间隔，Σ为求和符号； 步骤二:计算补余聚焦滤波器皿dlfKk，kx)在二维频域化，kx)平面上的等间隔采样值； 补余聚焦滤波器皿diff化，kx)的数学表达式为：其中，化，kx)代表二维频域坐标，k，kx分别代表雷达发射信号平面波频率和方位频率， rect( ·)为归一化的矩形窗，ko为二倍的雷达载频除W电磁波传播速度，Br为二倍的雷达带 宽除W电磁波传播速度，wa( ·)代表雷达天线方位向上的方向图，arctan( ·)为反正切函 数，0sq为雷达斜视角JJ代表双重积分运算，exp( ·)为指数函数，j为虚数单位； 步骤Ξ:计算一致聚焦滤波器Η化uik化，kx)在二维频域(k，kx)平面上的等间隔采样值， 并与步骤二得到的补余聚焦滤波器皿dlfKk，kx)在二维频域化，kx)平面上的等间隔采样值 相乘； 其中，一致聚焦滤波器HHbuik化，kx)由如下数学表达式给出步骤四：将步骤Ξ得到的结果进行方位向逆傅里叶变换，并与干扰机消隐滤波器化elim 化，X)在距离频域化，X)平面上的等间隔采样值相乘；其中，干扰机消隐滤波器化elim化，X) 由如下数学表达式给出其中，X代表雷达的瞬时方位向位置，rj代表雷达与干扰机之间的最近距离，代 表雷达与干扰机之间的瞬时距离。2. 根据权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法， 其特征在于:步骤二的实现方式为： 第一，对欺骗模板进行二维快速傅里叶变换，得到欺骗模板二维频谱HHsigma化r，kx)在二 维频域化r，kx)平面上的等间隔采样值;其中 HHsigma化r，kx) =JJ〇(u,v) · exp(-j2地 1〇1-占 .2地式）山1(^ (5) 其中，kr代表距离频率； 第二，幅度加权，得到补余滤波器变换函数在二维频域化r，kx)平面上 的等间隔采样值;其中，为此，应在二维频域化r，kx)平面上选取由式(5)所围成的扇形区域C7) 其中，0bw为雷达天线方位向波束宽度;截取HHsigma化r，kx)在该扇形区域范围内的数据， 并根据式(6)中的rect( ·)项和c〇a( ·)项进行幅度加权;根据式(7)可知，扇形区域的范围 由雷达信号载频和带宽，雷达天线方位向波束宽度ebw和雷达斜视角0sq共四个雷达参数确 定； 第Ξ，通过对(馬，也）沿距离频率kr轴进行插值，得到补余聚焦滤波器HHdif f化，kx) 在二维频域化，kx)平面上的等间隔采样值； 插值运算中，应采用基带插值的核函数，并根据斯托尔特(stolt)变换选 取插值位置;具体而言，为获得补余聚焦滤波器皿dlff化，kx)在二维频域平面化，kx)某一点 处的采样值，应通过插值获得托本)巧二维频域平面(kr，kx化位3处 的值。3.根据权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法， 其特征在于:步骤二的实现方式为： 第一，对欺骗模板沿方位向V进行一维快速傅里叶变换;此时，欺骗模板将被变换到方 位频域，并且沿着方位频率kx轴的方向被等间隔地采样； 第二，沿距离向U进行化i巧-Z变换;设补余聚焦滤波器皿diff化，kx)在二维频域平面化， kx)上沿着距离频率k轴方向的等间隔采样点的初始位置为ks，采样间隔为Ak，那么化i巧-Z 变换运算中，距离频率kr的起始位置krs和采样间隔Δ kr应根据式(8)所示的近似Stolt变换 选取，具体为(8) 其中，D化X)为距离徙动因子(9) 第Ξ，幅度加权;在二维频域化r，kx)平面上选取由式（7)所围成的圆环区域，截取上一 步所得结果在该圆环范围内的数据，并根据式(6)中的rect( ·)项和〇a( ·)项进行幅度加 权；4. 根据权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法， 其特征在于：设置SAR距离和方位标称分辨力均为0.5m，发射信号为线性调频信号，载频 9細Z，带宽300MHz ;设置雷达斜视角目sq= lOdeg，方位向波束宽度目bw= 1.94deg，SAR平台飞 行速度 180m/s;设置η= 15km，（Pc,qc) = (0,0)。5. 根据权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法， 其特征在于:虚假点目标在欺骗模板坐标系中坐标为(U，V) = ( 1.5km，0km)。
【专利摘要】一种用于合成孔径雷达大场景欺骗干扰的逆距离徙动方法，采取的技术方案如下：1、根据干扰方拟在雷达图像中产生的虚假电磁特性，构建干扰机欺骗模板：2、计算补余聚焦滤波器HHdiff(k,kx)在二维频域(k,kx)平面上的等间隔采样值。3、计算一致聚焦滤波器HHbulk(k,kx)在二维频域(k,kx)平面上的等间隔采样值，并与步骤二得到的补余聚焦滤波器HHdiff(k,kx)在二维频域(k,kx)平面上的等间隔采样值相乘。4、将步骤三得到的结果进行方位向逆傅里叶变换，并与干扰机消隐滤波器Hhelim(k,x)在距离频域(k,x)平面上的等间隔采样值相乘。本发明克服现有技术的不足，提供一种SAR大场景欺骗干扰方法，精确、高效地计算干扰机系统频率响应，使得雷达具有高分辨力、大斜视角和长合成孔径时，能够兼顾计算量、聚焦效果两个方面的要求。
【IPC分类】G01S7/38, G01S13/90
【公开号】CN105699970
【申请号】CN201610036902
【发明人】王伟, 刘永才, 冯德军, 潘小义, 傅其祥, 顾赵宇, 饶彬, 李程, 陆珊珊, 张文明
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月20日