王 迪，瞿福琪，焦均均

（1.解放軍電子工程學院，安徽 合肥230037；2.武漢軍械士官學校，湖北 武漢430075）

0 引言

合成孔徑雷達（SAR）技術(shù)受到軍事需求的牽引和科技進步的驅(qū)動，發(fā)展迅速［1］。SAR 的大范圍高精度的成像能力和制導能力對被偵察對象構(gòu)成了很大威脅，已成為多種武器平臺的重要傳感器，在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中的作用舉足輕重。為了更好地隱蔽己方重要目標、保存己方部隊，就必須對敵方SAR 實施有效的干擾。本文針對SAR 的散射波干擾方式，討論如何生成干擾信號，分析并仿真兩種不同的干擾效果。

1 散射波干擾概述

1.1 散射波干擾原理

SAR 的散射波干擾與直達波的欺騙干擾不同，它不直接向雷達發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號，而是接收SAR 發(fā)射的線性調(diào)頻脈沖信號，并形成干擾相參脈沖串，將其投射到有干擾地物信息的區(qū)域，經(jīng)地物散射以后形成地物干擾回波，與原始回波信號混合在一起被SAR 接收，從而破壞SAR 對目標地物的識別，如圖1所示。

圖1 干擾機轉(zhuǎn)發(fā)SAR 信號散射波干擾示意圖

1.2 散射波干擾信號數(shù)學模型

由圖1可見，若SAR 到干擾機的距離為Rsj（t），干擾機到干擾地物的距離為Rjt，虛假地物到SAR 的距離為Rts（t），SAR 的高度為Hs，方位向坐標Xs為（vt-Xo），干擾機的高度為Hj，坐標為（Xj，Yj），虛假點目標坐標為（Xt，Yt），則：

干擾信號的傳播路徑為：

則SAR 信號傳播的總時延為：

通過點目標散射，SAR 接收到回波并去載頻后的信號為：

將式（1）和（3）代入式（4），單點的散射波干擾信號為：

則N×M 點的地物散射波干擾信號可表示為［2］：

2 散射波干擾效果分析

散射波干擾方式中，SAR 信號的傳播路徑有所改變，從雷達到干擾機，從干擾機到干擾地物，再從干擾地物返回雷達。相對于原始回波，路徑的變化使地物的散射干擾回波與匹配濾波器之間存在多普勒參數(shù)失配，使其可以對SAR 的原始回波圖像產(chǎn)生干擾，并且干擾效果取決于兩者之間的多普勒參數(shù)失配程度。

散射干擾回波與SAR 接收機的匹配濾波器之間的多普勒失配，使得經(jīng)處理后的輸出存在以下兩個問題：距離徙動和二次相位誤差［3］，所以SAR 在回波處理時應(yīng)遵循兩個準則：距離徙動準則和聚焦深度準則。

2.1 距離徙動準則

散射波干擾幾何關(guān)系平面圖如圖2所示。

圖2 散射波干擾幾何關(guān)系平面圖

分析圖2，散射波干擾時的距離徙動可表示為：

當t為0 時，有最大距離徙動（因為Xs（0）＜Xs（Ts），所以t為Ts，也即t為Ls／v時舍棄）：

由多普勒參數(shù)失配產(chǎn)生的干擾回波距離徙動ΔR（t）降低了方位聚焦，在合成孔徑時間內(nèi)的最大距離徙動不超過半個距離分辨單元ρr 時，可忽略距離徙動對輸出的誤差影響［4］，則距離徙動準則表示為：

將Rjt、Ro和ΔRmax代入式（9），即得：

由式（10）可見，通過計算可得到干擾圖像的距離向和方位向坐標（Xt，Yt）位置的信息，即為距離徙動準則的判斷條件。

2.2 聚焦深度準則

散射波干擾時的距離誤差可表示為：

由圖2中的幾何關(guān)系可知，最大距離誤差Δdmax在SAR 軌跡上合成孔徑長度兩端點處，即t為0，或t為Ts即Ls／v處，有：

則最大二次相位誤差為：

又因為Ls為（λRo／2ρa）［4］，其中ρa 為方位向分辨單元，所以式（13）可表示為：

因多普勒頻帶邊緣失配產(chǎn)生的二次相位誤差Δφ（t）使輸出結(jié)果散焦，當最大二次相位誤差小于π／4時，可忽略調(diào)頻率失配對聚焦質(zhì)量的誤差影響，所以聚焦深度準則可表示為：

3 散射波干擾仿真實驗結(jié)果分析

由上述距離徙動準則和聚焦深度準則可知，當多普勒失配同時滿足這兩個準則時，干擾目標得到完全的匹配處理，此時散射波干擾為虛假圖像欺騙干擾。隨著多普勒失配程度的增大，干擾圖像的質(zhì)量將會下降，當同時不滿足兩個準則時，散射波干擾則變?yōu)樯⒔箞D像壓制干擾。所以，散射波干擾的效果有如下三種：1）虛假圖像欺騙干擾；2）虛假圖像欺騙干擾和散焦圖像壓制干擾；3）散焦圖像壓制干擾［3］。不同干擾效果作用區(qū)域如圖3所示。

圖3 不同干擾效果作用區(qū)域

此處需說明的是，干擾機的坐標設(shè)定會影響不同干擾效果的作用區(qū)域。為驗證上述散射波干擾理論的準確性，下面將根據(jù)該理論，針對不同的干擾效果分別進行點目標和面目標散射波干擾仿真實驗。

3.1 虛假圖像欺騙干擾效果

當干擾回波同時滿足距離徙動準則和聚焦深度準則時，干擾效果為虛假圖像欺騙干擾。多個隨機點目標地物散射波成像如圖4所示。

圖4 點目標（隨機10個點）散射波干擾

從圖4可以看出，由于點目標地物只有單一的后向散射系數(shù)，所以其干擾效果與直達波的點目標欺騙干擾效果相近。面目標地物散射波在原始回波成像中的干擾成像如圖5所示。

圖5 面目標地物散射波虛假圖像欺騙干擾

從圖5左上角可見，由于面目標地物的散射波包含較豐富的地物后向散射信息，并且該散射地物與被干擾地域距離較近，在SAR 回波成像中的平均后向散射系數(shù)也比較近似，因此虛假圖像可與周圍地物圖像更好地融合。

3.2 散焦圖像壓制干擾效果

當干擾回波同時不滿足距離徙動準則和聚焦深度準則時，干擾效果為散焦圖像壓制干擾。散射波散焦的點目標如圖6所示。

圖6 散射波散焦點目標干擾

從圖6可見，由于干擾回波不滿足距離徙動準則和聚焦深度準則，所以干擾點在方位向和距離向上均產(chǎn)生了一定程度的畸變，成像效果下降。散射波散焦圖像壓制干擾如圖7所示。

圖7 散射波散焦圖像壓制干擾

散射波在原始目標成像中產(chǎn)生了一個散焦面目標。從圖7右下角可見，該散焦圖像是由若干個畸變的散焦點組成的，它在原始目標成像中的干擾效果類似于局部噪聲壓制干擾。不同的是，由于是相干干擾，大大降低了對干擾功率的要求。

4 結(jié)束語

通過散射波干擾原理分析和仿真實驗，驗證了SAR 散射波干擾原理的正確性，并證明了散射波在不同的失配條件下，可產(chǎn)生虛假圖像欺騙干擾效果和散焦圖像壓制干擾兩種干擾效果（混合效果此處未做考慮），說明對SAR 進行散射波干擾是一種有效的干擾方式。■

［1］劉永坦，等.雷達成像技術(shù)［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999.

［2］王迪，雷武虎，楊越.SAR 欺騙干擾與散射波干擾信號生成［C］.2006年高校研究生通信與信息技術(shù)會議論文集，2006：636-642.

［3］胡東輝，吳一戎.合成孔徑雷達散射波干擾［J］.電子學報，2002，12：1882-1884.

［4］Cumming J，Wong F.合成孔徑雷達成像——算法與實現(xiàn)［M］.洪文，胡東輝，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2012：51-70.