本发明涉及一种参数化大动态范围的二维精准可控sar干扰方法,该技术主要思想是对干扰机截获信号施加成像位置调制,距离向散焦程度调制和方位向散焦程度调制,从而提供一种参数化模型,可实现对干扰信号大动态覆盖范围的二维精准可控,属于压制干扰和sar信号处理。
背景技术:
1、由于全天时、全天候和宽幅测绘能力,sar被认为是地表监测的一种有效技术,包括土地测绘、目标识别和资源勘测。当前sar成像技术仍在不断发展,以满足日益严格的技术要求和不断扩展的应用。在这种情况下,机载/星载sar系统对干扰的敏感性在军事和民用领域引起了广泛关注。为了降低敌方sar传感器的成像质量,并保护感兴趣区域(regionof interest,roi)的目标信息,简单且有效的电子对抗(electronic countermeasure,ecm)技术引起了sar技术领域的极大关注。
2、与欺骗干扰相比,压制干扰可以利用干扰信号覆盖更大的测绘区域,相对容易实现,并且已经作为一种常见的干扰形式被国内外学者进行了广泛研究。由于压制干扰需要较高的辐射功率,敌方sar的目标信息可以有效地被高斯噪声干扰信号覆盖。最近,国内外学者提出一些压制干扰技术,以替代简单的非相干类噪声干扰,从而在sar成像过程中获得一维或二维处理增益,从而降低干扰机的发射功率。例如,为获得一维处理增益,干扰信号可由sar信号和高斯噪声卷积生成。上述技术通过匹配滤波器获得距离处理增益,且易于实现。然而,该干扰信号的覆盖范围并不可控,无法为roi分配最优的干扰能量。移频干扰,包括步进移频干扰和随机移频干扰,可以获得处理增益并降低干扰机对发射功率的需求。然而,由于附加的移频分量,在sar信号匹配滤波过程中不可避免地发生干扰能量损失。此外,移频干扰技术的干扰覆盖范围也相当有限且无法同时实现二维可控干扰。进一步地,国内学者提出了多相位分段调制(multiple-phase-sectionalized-modulation,mpsm)概念,并采用余弦幅度加权减轻信号副瓣的影响。然而,基于余弦幅度加权的mpsm干扰技术的覆盖范围是固定的,严重阻碍了实际的工程应用。为解决这一问题,进一步提出了mpsm概念和非线性调频(nonlinear frequency modulation,nlfm)信号相结合(记为mbn)的压制干扰技术。该技术可以在距离向产生可控的干扰覆盖范围。目前,国内外对于方位和距离二维精确可控干扰的研究相对较少[15]。对于压制干扰,如何通过二维精准可控技术,采用较低的干扰功率克服roi的二维相干增益被认为是sar干扰领域的技术难题,因此推动了对新一代sar干扰技术的进一步研究。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提出一种参数化大动态范围的二维精准可控sar干扰方法。相比于传统的sar干扰技术,该方法提供了一种参数化模型,可以精准地控制干扰信号的覆盖范围,在保证相同干扰性能的同时,极大地节省干扰机的发射功率。
2、本发明公开的参数化大动态范围的二维精准可控sar干扰方法,包括以下步骤:
3、s1:确定sar,干扰机与虚假场景三者之间的位置关系,进行距离频率调制以保证虚假目标的成像位置;
4、通常地,定义sar,干扰机和虚假目标的位置坐标分别为(vaη,0,h0),(xj,yj,hj)和(xi,yi,hi),则敌机sar接收到的由干扰机后向散射的回波信号表示为:
5、
6、式中,kr,tp,c,fc,va,t和η分别表示距离调频斜率,脉冲宽度,干扰机合成孔径时间,光速,载波频率,载机速度,快时间和慢时间;ωr(t)和ωa(η)分别表示距离向包络和方位向包络,rj(η)表示η时刻干扰机与sar之间的瞬时斜距;此外,虚假目标的回波信号可以表示为:
7、
8、式中,表示虚假目标的合成孔径时间,δtij(η)为干扰机回波与虚假目标回波的时延差,ri(η)表示η时刻虚假目标与sar之间的瞬时斜距;一般地,干扰机合成孔径时间可保证波束扫描过所有虚假目标,即:
9、
10、结合上述分析可知,为保证虚假目标具有准确的成像位置,对干扰机截获信号所施加的距离频率调制表示为:
11、
12、式中,fr为距离频率,σ(xi,yi)为虚假目标的散射率信息,d表示所有虚假目标的集合。
13、s2:根据设定的距离向散焦程度计算调频斜率误差,并以此设计距离向调制因子,完成距离频率调制以实现虚假目标距离向干扰范围可控;
14、考虑到距离向脉冲压缩与方位向包络无关,因此可忽略ωa(η)。此时,虚假目标的回波信号经过匹配滤波后的结果可表示为:
15、
16、式中,表示设定的调频斜率误差,决定了距离向散焦程度。观察上式可知,距离向的散焦程度主要取决于距离向包络的宽度,即:
17、
18、设定距离向散焦程度δρr后,便可进一步计算距离向调制因子γr,即:
19、
20、式中,br表示雷达信号带宽。将距离向调制因子施加至干扰机截获信号中,已完成距离向散焦程度调制,即:
21、
22、s3:设定方位向散焦程度,计算方位向调频斜率误差并设计方位向调制因子,完成方位时间调制以保证方位向干扰范围精准可控;
23、为便于方位向分析,假设xi=0且此时距离向匹配滤波结果可表示为:
24、
25、式中,λ表示系统的工作波长。为简化分析,经过距离徙动校正后,只保留与方位慢时间有关的相位项以分析方位向压缩性能。在引入方位调频率误差的情况下,方位向脉压结果可表示为:
26、
27、根据上式可知,方位向散焦程度δρa与之间的关系可表示为:
28、
29、定义方位向调制因子可精准控制方位散焦程度的慢时间调制为:
30、
31、s4:对截获后的线性调频信号进行成像位置调制,距离向散焦调制,方位向散焦调制,生成干扰信号后并进行转发。
32、为实现二维精准可控调制,需将s1,s2和s3中产生的响应函数调制至截获信号,因此最终的调制函数可表示为:
33、
34、与现有技术相比,发明的一种参数化大动态范围的二维精准可控sar干扰方法的有益效果是:
35、该方法可实现对干扰信号覆盖范围的二维精准可控,可根据保护区域的尺寸,实现最优的干扰能量分配。既可减轻截获信号调制过程中的计算负担,又可大幅度降低干扰机的发射功率,减小干扰机暴露概率。
36、表1是机载sar系统仿真实验参数;
37、表2是成像结果主瓣宽度的理论值和实际值;
38、表3是不同方法对应的ssim值。
1.一种参数化大动态范围的二维精准可控干扰方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种参数化大动态范围的二维精准可控干扰方法,其特征在于:步骤s1具体包括:
3.根据权利要求2所述的一种参数化大动态范围的二维精准可控干扰方法,其特征在于:步骤s2具体包括:
4.根据权利要求3所述的一种参数化大动态范围的二维精准可控干扰方法,其特征在于:步骤s3具体包括:
5.根据权利要求4所述的一种参数化大动态范围的二维精准可控干扰方法,其特征在于:步骤s4具体包括: