合成孔径雷达欺骗干扰方法研究

发布时间：2017-03-28 06:02

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【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)具有全天时、全天候、远作用距离、高分辨成像等优点,其在资源遥感、地理测绘等民用领域与战场侦查、精确制导等军事领域得到了普遍的应用。而随着SAR的日益广泛应用,针对SAR的对抗技术也引起了国际雷达界的重点关注。SAR欺骗干扰作为SAR对抗的一个重要方向,具有干扰功率低、灵活性强、逼真度高等优点,是目前雷达信号处理与电子对抗领域研究的热点和难点。本文以SAR欺骗干扰技术面临的几个关键问题为出发点,以扩大欺骗干扰保护范围、提高算法快速实现性、增强干扰算法适用性、提升虚假目标逼真度为目的,针对SAR欺骗干扰原理与实现方法开展深入研究。主要研究内容如下：1.在分析不同SAR工作模式的基础上,凝练出统一的成像几何模型,深入分析了成像参数的物理意义与形成机理,并基于成像处理的基本原理对欺骗干扰基本原理进行分析,建立了SAR欺骗干扰的普适信号模型。2.散射波欺骗干扰受地面场景的限制难以实现精确的逐点干扰调制,从而限制了散射波欺骗干扰的应用范围。因此,针对散射波欺骗干扰场景范围小的问题,提出了基于地形参数预调制的散射波欺骗干扰方法。首先,对散射波欺骗干扰原理进行深入研究,分析了现有散射波欺骗干扰调制误差的产生机理,从虚假点距离畸变、方位伸缩、方位调频率失配等方面量化分析了干扰调制误差对欺骗干扰结果的影响。接着,对虚假场景几何畸变的均匀性与一致性、干扰的聚焦度与能量损失、系统可实现性等进行研究,并在此基础上,分析了现有散射波欺骗干扰保护范围的局限性。然后,提出了基于地形参数预调制的散射波欺骗干扰方法,该方法通过对干扰包络延时与多普勒相位的精细调制,在一定范围内有效地减小了虚假场景非线性畸变、方位调频率失配等问题,同时突破了系统实现方面的限制,有效地扩大了散射波欺骗干扰的保护场景范围。3.逐点SAR欺骗干扰调制方法能够有效地避免虚假场景的几何畸变,但随着干扰场景的增大将面临虚假场景散焦的难题。针对该问题,提出了大场景分段预补偿欺骗干扰算法。由于现有SAR欺骗干扰方法采用了近似推导以简化干扰调制参数与侦察参数的解算关系,从而引入了干扰调制误差。而大场景分段预补偿欺骗干扰算法是在SAR成像聚焦深度分析的基础上,对虚假大场景进行分段处理,并设计不同的预补偿参数,有效解决了大场景干扰中的虚假散射点距离徙动差与多普勒相位历程距离空变性等问题。同时,采用频域分维两步处理和并行处理方法以提高该算法的计算效率。仿真实验处理结果表明,所提出的大场景分段预补偿欺骗干扰算法不仅扩大了欺骗干扰的保护场景范围,而且具有较高的计算效率。4.针对欺骗干扰过程中面临的SAR系统参数侦察精度不高或侦察参数不完备的难题,提出了基于接收机协同组网的欺骗干扰方法。首先,该方法通过多个接收机对截获信号延时差的精确测量构造线性方程组,进而对干扰调制系数进行优化求解,有效地避免了侦察精度不高引起的累积误差对欺骗干扰效果的影响。在近场条件下,接收机协同组网欺骗干扰方法可以得到精确的调制系数求解结果,从而有效地保证欺骗干扰的精度；在远场条件下,通过近似求解方法降低系统的复杂度。并且,考虑到多接收机系统可能存在的测量误差,进一步提出了对干扰系数进行优化降噪求解的冗余欺骗干扰算法。最后,在对干扰范围分析的基础上,提出了不同应用环境下的接收机协同组网欺骗干扰策略。5.针对现有散射点模型产生的虚假目标逼真度不高等问题,提出了基于目标电磁散射特性的精细欺骗干扰调制方法。通过对典型目标进行三维建模、电磁散射特性计算、实时姿态解算和欺骗干扰精细调制等步骤,实现对典型目标不同部件之间的多次散射、遮挡等效应进行精细的模拟与干扰调制,显著提高了SAR欺骗干扰调制的逼真度。6.对比分析了不同SAR欺骗干扰算法的运算量、实时性、设备复杂度和欺骗干扰逼真度等性能,给出不同SAR欺骗干扰算法的适用范围以及相互之间的协同工作关系。首先针对接收机协同组网欺骗干扰算法,提出基于近似量化卷积调制方法以保证算法的快速实现性,并与大场景分段预补偿欺骗干扰算法中的频域分维两步处理的实现方法进行了对比,讨论了不同的快速实现方法的适用范围。然后在运算量分析的基础上,分析了不同欺骗干扰算法实现的设备复杂性。接着,从虚假场景畸变、运动误差对欺骗干扰效果的影响出发,分析了不同欺骗干扰算法的逼真度。最后对不同算法的综合性能进行了对比,并讨论了不同算法之间的协同工作关系,为实际应用中不同欺骗干扰算法的选择提供一定的理论依据与技术支撑。
【关键词】：合成孔径雷达 欺骗干扰 散射波欺骗干扰 接收机协同组网欺骗干扰 精细电磁散射特性调制 干扰性能分析
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN974
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 符号对照表14-16
• 缩略语对照表16-20
• 第一章 绪论20-32
• 1.1 发展背景20-22
• 1.1.1 合成孔径雷达20-21
• 1.1.2 SAR对抗21-22
• 1.2 雷达干扰国内外研究现状22-28
• 1.2.1 雷达干扰国外研究现状22-26
• 1.2.2 SAR欺骗干扰国内研究现状26-28
• 1.3 论文内容安排28-32
• 第二章 SAR成像原理及欺骗干扰基本原理32-44
• 2.1 引言32
• 2.2 SAR成像基本原理32-34
• 2.3 常见SAR工作模式34-37
• 2.4 SAR成像处理一般流程37-39
• 2.5 SAR有源欺骗干扰基本原理39-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第三章 基于地形参数预调制的SAR散射波欺骗干扰44-56
• 3.1 引言44-45
• 3.2 SAR散射波欺骗干扰几何模型45-47
• 3.3 散射波欺骗干扰范围分析47-52
• 3.3.1 距离畸变分析48-49
• 3.3.2 方位畸变分析49-50
• 3.3.3 多普勒调频率失配分析50-51
• 3.3.4 可实现性51
• 3.3.5 散射波欺骗干扰范围51-52
• 3.4 散射波欺骗干扰的改进方法52-54
• 3.4.1 脉间转发52-53
• 3.4.2 地形参数预调制53-54
• 3.5 仿真实验54-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第四章 大场景分段预补偿SAR欺骗干扰56-66
• 4.1 引言56-57
• 4.2 SAR欺骗干扰算法57-59
• 4.2.1 SAR欺骗干扰调制原理57-58
• 4.2.2 SAR欺骗干扰两步生成方法58-59
• 4.3 大场景分段预补偿SAR欺骗干扰算法59-62
• 4.3.1 欺骗干扰算法近似误差的影响59-60
• 4.3.2 大场景分段预补偿欺骗干扰算法60-62
• 4.4 仿真实验62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 接收机协同组网SAR欺骗干扰66-92
• 5.1 引言66
• 5.2 干扰几何模型与算法原理66-72
• 5.2.1 欺骗干扰原理66-68
• 5.2.2 近场欺骗干扰算法68-69
• 5.2.3 远场欺骗干扰算法69-70
• 5.2.4 近场与远场的划分70-72
• 5.3 算法性能分析与干扰策略设计72-86
• 5.3.1 近场欺骗干扰算法的条件数分析72-75
• 5.3.2 远场欺骗干扰算法的条件数分析75-77
• 5.3.3 冗余欺骗干扰算法77-81
• 5.3.4 干扰范围81-85
• 5.3.5 组网欺骗干扰策略85-86
• 5.4 仿真实验86-91
• 5.4.1 近场欺骗干扰算法与冗余近场欺骗干扰算法仿真86-87
• 5.4.2 远场欺骗干扰算法仿真87-90
• 5.4.3 场景欺骗干扰仿真90-91
• 5.5 本章小结91-92
• 第六章 基于目标电磁散射特性的精细欺骗干扰92-104
• 6.1 引言92-93
• 6.2 目标电磁散射特性欺骗干扰调制原理93-98
• 6.2.1 虚假目标姿态计算93-96
• 6.2.2 目标散射特性模型及姿态调制96-97
• 6.2.3 算法流程97-98
• 6.3 仿真实验98-102
• 6.3.1 点目标模型与电磁散射模型欺骗干扰结果对比98-100
• 6.3.2 基于目标电磁散射模型的欺骗干扰仿真100-102
• 6.4 算法性能分析102
• 6.5 本章小结102-104
• 第七章 SAR欺骗干扰算法性能分析与对比104-122
• 7.1 引言104-105
• 7.2 算法运算量与实时性105-108
• 7.3 设备复杂性108-109
• 7.4 欺骗干扰逼真度109-119
• 7.4.1 虚假场景畸变110
• 7.4.2 运动误差对欺骗干扰算法的影响110-119
• 7.5 不同欺骗干扰算法之间的关系119-120
• 7.6 本章小结120-122
• 第八章 总结与展望122-126
• 8.1 全文总结122-123
• 8.2 工作展望123-126
• 参考文献126-142
• 致谢142-144
• 作者简介144-145
• 1. 基本情况144
• 2. 教育背景144
• 3. 攻读博士学位期间的研究成果144-145

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王迪;瞿福琪;焦均均;;SAR散射波干扰信号生成及干扰效果分析[J];航天电子对抗;2013年02期

2 田雪;梁兴东;李焱磊;董勇伟;;基于子孔径包络误差校正的SAR高精度运动补偿方法[J];雷达学报;2014年05期

3 黄源宝;保铮;;基于多普勒调频率的机载条带SAR运动补偿[J];现代雷达;2006年03期

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本文编号：271746