双基SAR欺骗式干扰性能研究

第32卷第1期电子与信息学报Vol.32No.1 2010年1月 Journal of Electronics & Information Technology Jan. 2010双基SAR欺骗式干扰性能研究刘昉王建国(电子科技大学电子工程学院成都 610054)摘要：双基SAR的收发分置使干扰系统对接收机难以准确定位，因此具有强抗干扰能力。

该文分析了接收机不能精确定位情况下的欺骗式干扰性能，在双基SAR欺骗式干扰模型的基础上，研究了对双基SAR欺骗式干扰的散焦问题，通过理论分析，给出了可容忍散焦条件，由此可确定雷达接收机的允许设定范围并生成欺骗式干扰信号。

仿真实验证实了理论分析的正确性。

关键词：双基SAR；欺骗式干扰；定位；散焦中图分类号：TN974 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2010)01-0075-05 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2009.00121Research on the Property of Deceptive Jamming to Bistatic SARLiu Fang Wang Jian-guo(College of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China) Abstract: Bi-SAR system is characterized by strong anti-interference capability, this paper analyzes the deceptive jamming to the Bi-SAR with non-precision positioning receiver. The model of deceptive jamming against Bi-SAR is given, then the defocus issue of deceptive jamming is studied. Through theoretical analysis, it can ascertain the scope of the permission settings and generate the deceptive jamming signals under the condition of tolerable focus.Simulation results verify the correctness of the theory analysis.Key words:Bisatic SAR; Deceptive jamming; Positioning; Defocus1引言双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar)是一种新的成像雷达体制，和常规SAR的区别在于其发射机和接收机分置于不同的平台上。

双站SAR主要优点在于：一是可获取比常规SAR更丰富的目标场景非后向散射信息；二是双基SAR发射机可以在离战区较远或者相对比较安全的区域工作，而接收机只接收信号，比较隐蔽，因此抗干扰能力较强[1]。

由于干扰系统无法知道雷达接收机的准确位置，适用于单基SAR的欺骗式干扰很难有效地对双基SAR进行干扰。

文献[2,3]在假设已知接收机位置的条件下，对双基SAR欺骗干扰进行了研究，主要讨论了干扰信号的产生方法，没有对接收机定位问题进行研究。

文献[4]介绍了一种对接收机准确定位的方法，但此方法对参数精度有较高要求，难以在工程中实现。

本文研究了在可容忍散焦条件下，欺骗干扰仍然有效的干扰机天线波束指向范围的确定问题。

通过对雷达接收机位置估计偏差对欺骗干扰散焦的机2009-01-21收到，2009-07-30改回通信作者：刘昉 liiuzz@ 理分析，得到可容许散焦准则，由此得到雷达接收机位置的允许设定范围。

根据该准则，只要将雷达接收机位置设定在允许设定范围内生成干扰信号，便能达到预期的干扰效果。

该方法不仅降低了定位精度要求，而且避免了干扰信号的盲目发射，节约了干扰机功率。

理论分析和仿真实验结果证实了该方法对于双基SAR欺骗式干扰的可行性和有效性。

2欺骗式干扰模型欺骗式干扰是一种匹配干扰。

干扰机接收到雷达发射信号，然后将信号经过某种变换和调制后发射，使敌方雷达接收机接收到目标信号的同时接收干扰信号。

干扰信号通过雷达成像处理在雷达图像中最终形成虚假目标[5,6]。

双基SAR欺骗式干扰工作模式几何关系如图1所示。

设双基SAR为任意飞行模式，欺骗目标为坐标原点，发射机，接收机和干扰机分别表示为T，R，J。

发射机到干扰机到假目标的距离分别为tjR，t R；干扰机到接收机距离为jrR，接收机到假目标距离为rR。

当发射机发射线性调频信号为2()()exp()p t a t j t j tβα=+(1) 其中()a t为信号包络。

那么假目标处回波信号可表76 电 子 与 信 息 学 报 第32卷图1 双基SAR 欺骗干扰几何模型示为()()()()2(,)(/)(/)exp[(/)(/)]t s t p t R c a t R c j t R c j t R c τστστβτατ=−=−⋅−+−(2)这里()()()t r R R R τττ=+。

,t τ分别为快，慢时间。

由于本文研究的是转发式欺骗干扰，则接收机收到的干扰为()()()()2(,)(/)(/)exp[(/)(/)]j j j j j s t p t R c a t R c j t R c j t R c τστστβτατ=−=−⋅−+−(3)其中()()()j tj jr R R R τττ=+。

欺骗干扰原理就是使干扰信号与欺骗目标回波信号等同[7]，即(,)(,)t j s t s t ττ= (4) 由式(2)，式(3)可得出满足条件式(4)所需补偿相位为()02()[()]2[()()()()]j t r tj jr R R R R R R πϕτττλπττττλΔ=−=+−− (5) 3 容忍散焦特性分析假若此时无法获取接收机R 的准确位置信息，则出现定位误差。

设干扰机误将雷达接收机定位在向R 周围空间的点R'发射干扰信号，则由此生成的干扰信号为2(,)(()/)(()/)exp[(()/)(()/)]'''j j j ''j j s t p t R c a t R c j t R c j t R c τστστβτατ=−=−⋅−+−(6)其中()()''jtj jr R R R ττ=+，'jrR 为干扰机到R'的距离。

那么，由式(2)，式(6)得出在存在定位误差情况下需要补偿的相位是：()2()[()]2[()()()()]'j 't r tj jr 'R R R R R R πϕτττλπττττλΔ=−=+−− (7) 通过前面分析，可知欲产生欺骗目标的实际补偿相位为式(5)，而在非准确定位时所补偿的相位为式(7)，则必然存在相位补偿误差式(8)。

022(()())=(()())'jr jr 'R R ππφϕτϕτττλλΔ=Δ−Δ−(8) 由式(8)可以看出，该误差只与接收机与干扰机位置有关，与发射机无关。

如图2，以接收机参考点为坐标原点，飞行方向为Y 轴建立坐标系。

设干扰机的坐标为,,()j j j x y z ，除参考点外的任一点接收机坐标为1,1,1()x y z 。

由几何关系易得：图2 干扰机与接收机几何关系示意图()'jr R τ=()jr R τ= (10)相位史与距离史之间是一种线性关系。

通过式(8)可知，定位误差造成的距离史差异为式(11)所表示。

()0()()R R R'τττΔ=Δ−Δ (11) 对()R τΔ在0τ=处进行泰勒展开并将式(9)，式(10)代入化简得()()002221211()()()()(()())(0)(0)(()())(0)(0)(0)(0)(1 +2'jr jr 'jr jr 'jr jr 'jr jr j j 'jr jr 'jrjr j R R R'R R R R R R R R y y y R R v R R x x z ττξττττττττττττττ==Δ=Δ−Δ=−∂−=−+∂∂−⋅+∂⎛⎞−⎟⎜⎟⎜=−++⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠−+222223),()() (0,) (12)j j j 'jr jr z x z v R R τξξξτ⎡⎤−+⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∈相位误差会引起干扰信号与雷达信号失配。

多普勒中心频率失配会引起干扰像方位向位置偏移。

多普勒参数失配产生的方位二次相位误差使输出图像散焦，这是影响干扰图像质量的关键。

下面对式(12)产生的多普勒参数偏差进行分析：(1)多普勒中心频率误差 此项误差决定方位第1期 刘 昉等：双基SAR 欺骗式干扰性能研究 77向的偏移程度。

该误差由式(12)中τ的一次项决定。

1(0)(0)j j 'jrjr y y y v R k R Δλλ⎛⎞−⎟⎜⎟⎜=+⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠ (13) k 为多普勒调频率。

可见干扰机的位置变化将会造成假目标方位偏移量不同。

(2)方位二次相位误差 二次相位误差是影响干扰成像质量的关键。

这里主要由τ的平方项决定。

设多普勒斜率误差造成的相位差为ψΔ。

根据文献[8]，对于定位到接收机参考点的周围区域内满足||/4ψπΔ≤的位置，所成干扰像可以看成是容忍散焦的，欺骗干扰仍然成功。

若在合成孔径内，当||/4ψπΔ>时，干扰像将会出现散焦。

这时便可以看成是散焦图像干扰，当散焦强度达到某个值时，就成了散焦压制式干扰。

允许接收机设定区域应是根据其设定生成的干扰信号可以在雷达图像中形成不散焦虚假目标。

根据以上分析，此区域内的位置点应该满足：2222113'32()()2||()()()/4j j j j jr jr x x z z x z R R v πψλξξτπ−+−+Δ=−⋅≤ (14)为便于分析，这里避免出现与位置坐标无关的量。

取sar (/2)T τ=±，sar T 为合成孔径时间。

令=L sar sar /2=/2T v L ，代入式(14)有222211233()()()4()j j j j 'jr jr x x z z x z L R R λξξ−+−+−≤ (15) 可以看出，不散焦区域与干扰机的位置有关。