多通道成像雷达干扰技术研究

发布时间：2020-08-20 08:10

【摘要】：多通道成像雷达具有合成孔径雷达的所有优点,并且能够利用多通道获取例如高程和视线速度等信息,还能通过双通道干扰对消技术削弱干扰信号的影响,具有较高的军事和民用应用价值。因此,对多通道雷达的干扰技术在电子防护领域有着相当高的发展前景。多通道雷达的两个典型的应用是干涉合成孔径雷达和地面动目标检测(InSAR/SAR-GMTI),现阶段对InSAR的干扰主要集中在分析射频干扰、弹射干扰等干扰方法对InSAR的配准、干涉和高程恢复等处理的影响,对InSAR任意高程欺骗干扰的方法研究较少。通过相位补偿和对消,双通道干扰对消能够得到受影响较小的无干扰SAR图像,因此,亟需对抗双通道干扰对消的方法。SAR-GMTI在军事上已经较早得到应用,在民用领域也发展迅速。目前针对SAR-GMTI的干扰方法主要集中在各种运动形式的有源欺骗干扰以及旋转角反射器等无源干扰上,而转发式干扰和弹射式干扰有待进一步研究。本论文旨在研究针对InSAR和SAR-GMTI等多通道成像雷达的有源欺骗和压制干扰方法,研究内容主要针对双通道单航过InSAR的欺骗干扰、对抗双通道干扰对消方法、SAR-GMTI的转发式干扰方法和SAR-GMTI的弹射式干扰方法四个方面。研究内容补充了现阶段的多通道成像雷达的干扰方法,给对抗多通道成像雷达的实践提供理论基础,为成像雷达电子对抗的发展提供一些新思路。论文围绕“125"国防预研项目“对XXXXX的干扰技术”等项目的研究,全文内容概括总结为以下四个部分：第一部分研究了InSAR的有源干扰方法。分析了传统的非相干有源压制性干扰方法对InSAR的有效性,研究了三种部分相干压制性干扰对SAR二维图像的影响,通过对干扰信号在InSAR中的干涉相位的分析,给出了部分相干压制性干扰对InSAR高程恢复的影响,并做了仿真验证。给出了双干扰机进行InSAR有源欺骗干扰的方法,通过欺骗干扰的高程模型逆推干涉相位,结合估计得到的两部干扰机的干涉相位和任一通道的SAR欺骗干扰复图像,将InSAR的高程欺骗干扰转化为两个二维的SAR欺骗干扰。给出了干扰信号的产生方法,研究了双干扰机的干涉相位估计误差受雷达参数的影响,理论分析和仿真实验表明,上述方法能同时实现SAR的二维欺骗干扰和InSAR的高程欺骗干扰。第二部分研究了多种对抗双通道干扰对消的方法。研究了双通道干扰对消的原理,分析了双通道干扰对消后暗纹的产生机理。指出干扰机运动可以对暗纹的形状产生影响,从而遮盖地物目标。首先分析了运动干扰机对双通道干扰对消的影响,针对干扰范围不能覆盖全程干扰的条件,提出了用旋转干扰机对抗双通道干扰对消的方法,分析了悬臂长度和悬臂悬转速度对干扰效果的影响,针对旋转干扰机的悬臂长度和悬臂旋转速度条件要求较高的问题,提出了用空间上分离的多个干扰发射天线,通过分时发射,达到模拟干扰机运动的效果,给出了两种天线布阵方式。研究了双干扰机同时发射干扰信号时,双通道接收到的叠加干扰信号的快时间相位差,指出多部干扰机可以有效对抗双通道干扰对消,并且降低了各干扰机的功率需求,给出了无法干扰对消的相位条件。第三部分研究SAR-GMTI的转发式干扰。研究了固定延迟转发式干扰对SAR二维图像和SAR-GMTI后图像的影响。针对固定延迟转发式干扰无法对SAR-GMTI形成有效干扰的问题,提出了用正弦延迟转发式干扰对抗SAR-GMTI。研究了正弦延迟转发式干扰的方位向覆盖范围,给出了距离向覆盖的方法和干信比的计算方法。第四部分研究了SAR-GMTI的弹射式干扰方法。研究了固定延迟弹射式干扰对SAR和SAR-GMTI的影响,分析了其方位向覆盖范围、方位向多普勒失配和距离向偏移,研究了雷达参数和干扰参数对可对消范围的影响,给出了目标位置和干扰机高度与干扰信号方位向失配率的关系。研究了随机延迟弹射式干扰在SAR-GMTI处理后的特性,仿真实验表明了算法的有效性,且SAR-GMTI的压制性干扰对干信比的要求较低,而SAR的压制性干扰对干信比的要求较高。
【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
【图文】：

雷达结构

台的单航边的干涉系统，航天飞机机身安装有Ｃ波段和Ｘ波段天线，可发射和逡逑接收信号，在如米长的碳纤维长臂的末端安装的Ｃ波段和Ｘ波段的天线只接收信逡逑号，并获取了地球表面大部分地区的高精度地形图ｔＷｔＷ。图１．１所示为ＳＲＴＭ的逡逑雷达结构示意圈。逡逑图１．１邋ＳＲＴＭ雷达结构示意邸１１］逡逑ＥＮＶＩＳＡＴ卫星是２００２年欧洲空间局发射的对地观测卫星，其上搭载的先进的逡逑ＡＳＡＲ系统是ＥＲＳ－１／２的改进型，可用于地球表面观测。２００５年，日本发射了邋Ｌ逡逑波段的ＡＬＯＳ－ＰＡＬＳＡ民，是对化艮Ｓ－１和ＡＤＥＯＳ的继承，主耍用于高程测绘。逡逑图邋１．２邋为邋ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ邋和邋ＴａｎＤＥＭ－Ｘ邋编队飞行示意图邋１１４１。ＴａｎＤＥＭ－Ｘ邋在邋２０１０逡逑年发射，由德国宇航中也（ＤＬ民）主导，并且和之前发射的ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ几乎完全逡逑一样，两星采用ＨＥＬＩＸ现螺旋编队飞行，会形成垂直基线和水平基线，间隔大约逡逑在２５０－５００米，能提供绝对误差在４米，水平分辨率在１２ｘ１２米的全球高程图逡逑３逡逑

双星,海湾战争,伊拉克

逡逑图１．３邋ＪｏｉｎｔＳＴＡＲＳ显示的伊拉克撤军邸逡逑在ＧＭＴＩ方面，机载ＧＭＴＩ系统最早被用于实践，１９９１年，两台装备于Ｅ－８逡逑飞机上的联合监视与目标攻击雷达（ＪｏｉｎｔＳＴＡ民巧原形机被派遣到海湾战争中，逡逑ＪｏｉｎｔＳＴＡＲＳ具有ＧＭＴＩ功能，能够显示地面运动车辆和直升机的图像，并提供目逡逑４逡逑

示意图,天线收发,模式,示意图

第一章绪论逡逑标大小、部署等信息，并能根据运动趋势预测对方战术意图。图１．３为Ｊｏｉｎ怯ＴＡＲＳ逡逑系统的示例图，图中显示的是伊拉克部队的撤退情况，画面的覆盖范围大概为１２０逡逑ｋｍｘｌ２０邋ｋｍＰＷ。同样的机载ＳＡＲ－ＧＭＴＩ系统还有美国装备于Ｆ－４战机上的逡逑ＡＮ／ＡＰＧ－＂７６（Ｖ似及英国装备于庞己迪ＢＤ－７００上的ＡＳＴ０反机载ＳＡＲ－ＧＭＴＩ系统。逡逑２０００年发射的ＳＲＴＭ系统除了进行高程干涉任务Ｗ外，还有一个功能就是利逡逑用天线的顺轨分量进巧地面动目标的检测，６０米的长臂末端的Ｃ波段和Ｘ波段雷逡逑达的顺轨基线长度为７米，并进行了实验性的研究ＰｉｌＰＳＫＵｊＰＷ。逡逑２００７年加拿大发射的Ｒａｄａｒｓａｔ－２具有多种成像模式，ＧＭＴＩ的模式为逡逑ＭＯＤＥＸ（Ｍｏｖｉｎｇ邋Ｏｂｊｅｃｔ邋Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ），在此模式下，长度为邋１５邋米的天线逡逑被分为两个孔径，每个孔径长度为７．５米，宽度为１．５米，能够双发双收，采用逡逑ＤＰＣＡ、ＡＴＩ邋和动目标匹配滤波（ＭＴＭＦ：邋Ｍｏｖｉｎｇ邋Ｔａｒｇｅｔ邋Ｍａｃｈｅｄ邋Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）进行动目逡逑标处理。逡逑２００７年德国宇航中也主导发射的ＴｅｒｒａＳＡ民－Ｘ卫星于２００８年初开始全面运行

【参考文献】