合成孔径雷达电子对抗技术综述_吴晓芳

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第 26 卷 第 3 期 2010年 3月
信号 处理 SIGNAL PRO CESSING
V o .l 26. N o. 3 M ar. 2010
合成孔径雷达电子对抗技术wk.baidu.com述
吴晓芳 代大海 王雪松 卢焕章
(国防科技大学电子科 学与工程学院, 长沙 410073)
摘 要: 在介绍合成孔径雷达干扰 ( SAR ) 干扰对抗技术研 究现状的同 时, 概述了与 之密不可分 的 SAR 系统性能、抗 干扰措施以及干扰效果评估方面的研究现状。分传统性干扰方法和特 色干扰方法 , 列出了当前 典型的 SAR 干 扰样式; 重点 讲述了 SAR 干扰技术 的发展历程; 分析归纳出 SAR 对抗技术的发 展趋势以及存在的问题。为有效干扰 SAR, 必 需从非相干 干扰走向相干干扰、从简单噪声干扰走向复杂样式调制干扰、从 单一干扰 手段走 向复合、多 样的智 能干扰 以及从 静止目标 干扰走向运动目标干扰。
关键词: 合成孔径雷达; 电子对抗技术; 干扰样式; 发展历程; 发展趋势 中图分类号: TN975 文献标识码: A 文章编号: 1003- 0530( 2010) 03- 0424- 12
Rev iew of Synthetic Aperture Radar E lec tronic Countermeasures
K ey wo rds: Synthetic A perture R ada r; E lectron ic Counterm easures; jamm ing modes; developm ent h istory; dev elopment trend
1 引言
SAR 的干扰和抗干 扰始终 是 / 矛 和盾 0的关 系, 作 为 / 矛 0的干扰往往 比作 为 / 盾 0的 抗 干扰 有一 定 的领 先性。一旦一种干 扰技 术被 公开, 或者 在战 争中 被使 用过, 那么在下次的 应用 中就 可能 不再 凑效 或者 难以 达到预期的效果, 因 为针 对其 的抗 干扰 手段 有可 能已 经被研究出来。这是 SAR 对抗技术需要保密的重要原 因, 也是不断需要开发和研究干扰的 新方法、新 技术的 重大推动力, 是持续 吸引 世界 各国 关注 和投 资发 展的 根本推动力。并不是说传统的或已经被 公开发 表的干 扰技术没有其价值, 它们 也可 通过 延缓 敌方 操作 员或 计算机的战争反应时间, 降低 SAR 系 统的 总体性 能以 及迫使敌方付出更大的代价和更多的 系统费用 等方式
2 SAR 系统发展现状和趋势
掌握 SAR的系统性 能、成 像原理 及信 号处理 方法 是开展干扰研究的基础。在 系统 性能方 面, P、L、S、C、 X、K u、W 以及 VH F等微波 频段的 具有全 极化测 量、干 涉测高及 GM T I能 力的 高分 辨机 载 /星 载 SAR 系 统均 已得到开发。距离-多普勒 ( RD ) 、线频调变标 ( CS )、频 率变标 ( FS )、距离徙动 ( RM A ) 及极 坐标格 式 ( PFA ) 等 成像算法, 对距离走 动和 距离 弯曲 的补 偿愈 加合 理精 确。 GM T I、空时自适应处理 ( STA P)、干涉测 高、超分辨 成像、自聚焦、图像 增强、斑点 抑制 及时 频分 析抗 干扰 等信号处理手段更是精彩纷呈 [ 67]。
SAR 系统性能的不断提高及信 号处理手段 的不断 完善, 给 SAR 干扰提出了一 个又 一个的 新问 题。所谓 知己知彼, 才可能百战不殆, 把握住当前 SAR 的主要抗 干扰措施, 是设计开展有效的、与时俱进的 SAR 干扰措 施的重要前提。干扰效果是衡量雷达干 扰设备 性能的 一项重要的综合性 指标, 合理 的干 扰效 果评 估方 法是 鉴别 SAR 干扰技术优劣的 重要 手段。鉴 于此, 在 介绍 SAR 干扰技术的同 时, 有 必要 同时 介绍 一下 与之 密不 可分的 SAR 系统性能、抗干扰 措施以 及干 扰效果 评估 方面的研究现状。
WU X iao-fang DA I D a-ha i W ANG Xue-song LU Hu an-zhang
( Schoo l of E lec tron ic Science and Eng ineer ing, N ationa lU n iversity o f D efense T echno logy, Chang sha 410073, Ch ina)
展的 第二阶 段。 对 SAR 系统可从五个 方面进 行命 名或区 分, 从原
理角 度, 有 InSAR、PolSAR 等; 从 功 能 角 度, 有 V SAR ( V eloc ity SAR ) [71] 、PAM IR ( Phased A rray M u ltifunction al Im aging R adar) [ 72]、GPSAR ( ground-penetrating SAR ) [ 73] 等; 从波段角度而 言, 有 L、C、X 等 波段 SAR; 从运载平 台, 有 A IR SAR、UAVSAR ( U nm anned A erial V ech icle SAR )、/ 全球鹰 0 SAR 系统、/ E-8C0 SAR 系 统、/ 长曲棍 球 0星载 SAR 系统 等; 另外 也有 单纯对 SAR 系 统本身 的命 名, 如 M in iSAR、H ISAR、TESAR ( tactical endurance SAR )等。在指代明确的前提下, 文中将不细作区分。
A bstrac:t Besides the introduction o f Syn thetic A perture R adar ( SAR ) E lectron ic Counterm easures ( ECM ), the c losely related aspects of SAR system s, E lectron ic Coun ter-Counterm easures ( ECCM ) and the jamm ing eva luation are a lso rev iew ed as we l.l T he typ-i cal jamm ing techn iques are d iv ided in to two types as the traditiona l jamm ing m ethods and peculiar jamm ing m ethods, and are d isp layed one by one in de tai.l T he dev elopment h istory of SAR jamm ing techn iques are prov ided, where the deve lopm en t trend and the ex isting problem s are induced. T o m ake SAR ECM m ore e ffective, the jamm ing techniques trend tow ards coheren t jamm ing comp licatedly modula ted jamm ing, mu ltiple var ious jamm ing, and mov ing targe t jamm ing.
收稿日期: 2009年 4月 13日; 修回日期: 2009年 6月 1日 基金项目: / 十一五 0 武器装备预先研究项目 ( 513040305) ; 国家自然科学基金 ( 60672033)
第 3期
吴晓芳 等: 合成孔径雷达电子对抗技术综述
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团公 司 第 29 研 究 所 [ 26] ~ [ 34] 、南 京 电 子 技 术 研 究 所 [ 35] ~ [ 37] 、电 子 科 技 大 学 [ 38] ~ [ 45]、北 京 航 空 航 天 大 学 [ 46]、西 安 电 子 科 技 大 学 [ 48] ~ [49] 、南 京 航 空 航 天 大 学 [ 54] ~ [ 55] 、中国科学 院电 子 研究 所 [ 56] ~ [ 59] 及 解 放军 电 子工程学院 [ 60] ~ [ 63] 等 多 家单 位。尽 管有 诸多 限制, 强 烈的军事需求仍促使 SAR 对抗理论和技术不断发展和 完善, 在 SAR 对抗研究方面, 国内外已有上百篇学术论 文发表, 数十篇硕士、博士论文。
来实现对抗 [ 1] 。新干扰方法和技术 以其不可 抵挡的战 略优势吸引着世界各国军政界、学 术界的不 断关注, 了 解 SAR 对抗技术的发展历程及进展状况有着重要的军 事指导意义。
出于保密等诸多原 因, 目前 国外 有关 SAR 对抗的 公开文献 较少 [ 2] ~ [ 7], [ 10] ~ [ , 18] 相 关 报道 文 献所 涉 及的 单位有 美国 海 军 研究 院 [ 6] ~ [ 7] 、英国 国 防 部 海 军 研究
SAR 自诞生以 来的 50多 年中, 经历 了两 个阶 段。 1951 年, 美国 G oodyear航空公司 的 CarlW iley等人 首 次提出 了 多 普 勒 波 束 锐 化 的 思 想 [ 68] ; 1958 年 , 美 国 M ich igan 大学与 空军 合 作, 研 制 出 第一 部 SAR 系 统, 并获得 了 第 一幅 清 晰 的 SAR 图 像 [ 67] ; 1972 年, 美 国 的 A po llo-17号 宇宙飞 船首次 使 用星 载 SAR 系统 [ 69] ; 1978 年, 美 国 Seasat-A 卫 星 的 成 功 发 射 将 星 载 SAR 推向实 用阶 段 [ 70] 。在 美 国 的 大力 发 展 和 推 动 下, 经 过近 30年 的摸索 和尝 试, 机载 和星 载 SAR 系 统均 已 走向实 用, 这 构成 了 SAR 系 统 发 展的 第 一 阶 段。 在 接下来 的 20 多年 里, 美国 、德国 、法国、意大利 、日 本、 加拿大 、中国、印度 、以 色 列、韩国 等 多国 纷 纷开 发 和 研制多 种多 样 的 SAR 系 统, SAR 各 方面 技 术 迅 速 发 展与完 善, 呈现 出快速 繁荣 发 展的 势头 , 这 是 SAR 发
所、英国系统公司与评估有限公 司 ( System s Eng ineering & A ssessmen t L td)、美 国布 法罗 ( Bu ffalo ) 大学、澳大利 亚阿德莱 德 ( A delaide) 大 学、南非 佛得 角 ( Cape Town ) 大学、德国 柏林 技 术大 学 及法 国 雷 恩 大学 等; 国 内方 面, 出于数据和试验资源有限等原因, 关于 SAR对抗方 面的研究多基于 理论 分析 和仿 真实 验, 在 此方 向研究 较为系统的 是国 防科 技大 学 [ 19] ~ [ 25]、中 国电 子科 技集
有代表性的机载 SAR 系统包 括: 美 国国家 航空与 宇航局 ( NASA ) 喷气 动力 实验 室 ( JPL ) 开发 的用 于提 取目标高度的 C、L 波 段 TOPSAR[ 74] ; 日本 电气 公司开 发的 X 波段 干涉 NEC-SAR 系 统 [75] ; 美 国 林肯 实 验室 的 K a波段 ( 35GH z) 机载毫米波极化 SAR[ 76] ; 荷兰空间 计划 局 ( N IVR ) 的 PHARUS 机 载 C 波 段 相 控 阵 极 化 SAR[77] ; 美国 NASA 的 JPL 实验 室 研 制的 无 人 机 载 L 波段极化 UAV SAR[ ; 78] 加拿大遥感中心 ( CCRS )多波段 多极化 C /X-SAR[ 79] ; 法 国宇 航 研究 中 心 ( ONERA ) P、 L、S、C、X、Ku、K a、W 多极 化 多 波 段 RAM SES SAR 系 统 [ 80] ; 美国密歇根州环 境研 究所 ( ER IM ) 和 NA SA JPL 实验室联合开发的 X 波段 IFSARE( In terferom etric SAR for D ig italT erra in Elevation )系统 [ 81] ; 澳大利亚 国防科学 与技术组织 ( DSTO )智能监视系统中的 Ingara多模式 X 波段 SAR 系统, 包 含条 带 SAR 成 像、聚 束 SAR 成 像、 M T I、海面扫描 以及 ISAR 等工 作模 式 [ 82] ; 南 非全 极化 多频段 SASAR ( Sou th A frican SAR ) 系 统 ( 当 前仅 研制 VHF 频 段 ) [ 83] ; 美 国 NASA / JPL 全 极 化 P、L、C 波 段 A IRSAR系 统 [ 84]; 巴西 委托 R aytheon 公司 研制 的 X 波 段多通道多极 化 S IVAM SAR 系统, 包 含广 域搜 索、聚 束成像、空对空成像等 8 种监视工作模式 [ 85] ; 美国 RQ1A 捕食 者 ( Predator或 T ier 2 ) 中 空 长 续 航 无 人 机载 TESAR 雷 达 [ 86] ; 中 国 科 学 院 X 波 段 全 极 化 CA SSAR ( Ch inses A cadem y of Sciences SAR ) 系统 ; [ 87] 美国 全球 鹰 ( G lobal H awk ) 无人 机载 H ISAR 雷 达 [ 88] ; 德 国 X 波 段相控阵 天 线 多 功能 PAM IR 系 统, 包 括 侧 视 条 带成 像、聚束成像、STAP 及 ISAR 成像 等多种 工作模 式 [ 89] ; 欧 洲 空 间 局 ( ESA ) G-3 平 台 上 的 全 极 化 L、C 波 段 EM ISAR 系统 [ 90] ; 美国 Sand ia国家实验 室研制的 M in -i SAR, I-GNAT 无人机载的 Lynx雷达 ; [ 91] 德国多 频全极 化干涉 DOSAR 系统 [ 92] ; 瑞典 从 高频 ( 20MH z) 延 伸到 甚高频 ( 90MH z)的 CARABA S超宽带 LORA SAR[ 93] ; 美 国伯明翰大学低成本、小型化 X 波段干涉 SAR 系统 [ 94] ;
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