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多通道成像雷达干扰技术研究

黄龙  
【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。


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