鄭光勇，高 磊，劉國柱

（電子信息系統(tǒng)復雜電磁環(huán)境效應國家重點實驗室，河南 洛陽 471003）

0 引言

逆合成孔徑雷達（ISAR）是一種微波成像雷達，利用寬頻帶信號提高距離向分辨力、利用目標由轉(zhuǎn)動分量帶來的多普勒效應提高方位分辨力，從而得到被探測目標（如飛機、艦船、導彈等）的高分辨率微波圖像［1］。由于ISAR在目標識別方面的巨大作用，其在軍事上得到廣泛的應用。導彈防御系統(tǒng)中的GBR即采用ISAR體制，它能夠從彈頭、碎片和各種誘餌中分辨出真實彈頭，為導彈攔截系統(tǒng)及時準確地提供目標信息［2－3］。由于ISAR 在軍事上的巨大作用，ISAR 對抗技術成為當前的研究熱點。

ISAR對抗方法主要包括：無源干擾，壓制干擾和欺騙干擾等。文獻［4～8］為近年來較有代表性的ISAR干擾方面的論文，分別提出了不同的干擾方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對ISAR的壓制和欺騙等干擾效果。這些干擾方法基本上都是對ISAR雷達的成像環(huán)節(jié)進行干擾，并認為ISAR信號能夠獲得很高的二維處理增益，因此要對ISAR雷達實施有效干擾，需要很高的干擾功率或者設計復雜的干擾算法。

實際上，ISAR雷達在成像過程中，需要經(jīng)歷對目標的窄帶跟蹤、寬帶信號發(fā)射與接收、距離壓縮、包絡對齊、初相校正、方位壓縮等典型的處理過程，這是一個串行的處理過程，其中任何一個環(huán)節(jié)受到干擾，都能對ISAR的成像產(chǎn)生影響。因此，根據(jù)ISAR成像過程的特點，本文認為可以對ISAR采取綜合對抗措施，這能夠有效地提高干擾效果，并降低干擾信號生成的復雜程度。

1 ISAR成像流程分析

ISAR對運動目標成像，為了形成高清晰圖像，需要發(fā)射帶寬從幾百兆赫茲到上吉赫茲的寬帶信號；為了提高探測距離，信號脈寬通常達到上百微秒。ISAR信號的大帶寬和大脈寬特征極大地增加了雷達信號處理的負擔，因此，ISAR雷達在寬帶成像時，通常只在被成像目標附近開一個距離窗，只記錄和處理此距離窗內(nèi)的目標回波信號。因此能夠事先跟蹤上目標是成像的基礎。

為了解決目標跟蹤和成像問題，ISAR成像系統(tǒng)通常采用交替發(fā)射窄帶信號和寬帶信號的工作模式，發(fā)射窄帶信號進行跟蹤，發(fā)射寬帶信號進行成像。ISAR在接收到目標的寬帶回波信號后，可以采用直接脈沖壓縮或去斜處理等不同的距離壓縮處理方法，然后經(jīng)歷包絡對齊、平動補償和方位向壓縮等處理，實現(xiàn)ISAR對目標的成像。圖1是一個典型的直接脈沖壓縮ISAR成像的處理流程圖。

圖1 典型的ISAR成像流程

2 ISAR對抗策略分析

在ISAR成像過程中，各個處理環(huán)節(jié)具有不同抗干擾能力，因此，針對易受干擾的環(huán)節(jié)進行干擾，可以取得事半功倍的效果。通過分析可以看出，在ISAR成像過程中，窄帶跟蹤、包絡對齊、相位校正等是容易受干擾的環(huán)節(jié)，通過對這些環(huán)節(jié)的組合干擾，能夠影響ISAR雷達的成像質(zhì)量，甚至使ISAR雷達無法成像。

2.1 對跟蹤雷達的干擾

相對于寬帶雷達信號，窄帶雷達信號的時寬－帶寬積更小，其在進行脈沖壓縮時，獲得的處理增益更小，因此更容易被干擾。對窄帶雷達的有源干擾方法很多，包括：噪聲壓制干擾、相干壓制干擾、假目標欺騙、密集假目標壓制干擾等。各種不同的干擾方法，只要干擾信號足夠強，都能給對窄帶雷達形成強烈的干擾，使其不能發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標。

在ISAR成像過程中，窄帶跟蹤模式主要向?qū)拵С上衲Ｊ教峁┠繕说奈恢眯畔?，在干擾時，只要使雷達不能及時地獲取真實目標的位置信息，即可實現(xiàn)有效的干擾。因此，考慮當前干擾技術的發(fā)展水平和硬件條件，采用密集多假目標干擾能夠形成良好的干擾效果。

對窄帶跟蹤雷達實施密集多假目標干擾的仿真如圖2所示?？梢钥闯觯瑢嵤┒嗉倌繕说母蓴_，從視覺上難以區(qū)分真假目標；即便是采取各種自動跟蹤識別措施，在假目標足夠密集時，雷達也難以剔除干擾，發(fā)現(xiàn)真目標。

圖2 密集多假目標壓制干擾仿真圖

由于多假目標干擾多采用數(shù)字儲頻（DRFM）、數(shù)字化干擾源（DJS）等干擾技術，使干擾信號與雷達回波信號相參，可以極大地節(jié)省干擾功率，提高了干擾效率［9］，非常適合于戰(zhàn)斗機、無人機、導彈等飛行器的自衛(wèi)式干擾。

2.2 對ISAR一維像的干擾

ISAR進行距離向脈沖壓縮后，形成各重頻周期的距離向一維像，通過進行包絡對齊，提供給下一步的平動補償和方位向脈沖壓縮處理。如果一維像受到嚴重干擾，無法進行包絡對齊，則不能進行下一步的處理，從而無法實現(xiàn)對目標成像與識別。與對普通雷達干擾一樣，只要干擾信號的功率足夠大，便能形成有效的干擾，使ISAR的距離向一維像無法識別和處理。

相對于二維成像能夠獲得二維處理增益，一維像只獲得了脈沖壓縮的一維處理增益，因此從功率方面看，對一維像進行干擾，干擾信號功率可以更小，更為容易實現(xiàn)。當目標搭載干擾機進行自衛(wèi)式干擾時，干擾信號從ISAR天線的主瓣進入，因此可以給出對距離向一維像的干擾方程為：

式中，PtGt、PjGj分別為雷達和干擾機的等效輻射功率，k為干擾信號的功率系數(shù)；σ、R分別為目標的RCS和距離；Lr、Lj分別為雷達信號和干擾信號的損耗；Nr、Nj分別為雷達信號和干擾信號一維像處理增益，對于線性調(diào)頻雷達而言，Nr＝Bτ。

從干擾方程可以看出，雖然雷達信號能得到一維處理增益，但是由于干擾信號為單程信號，雷達信號為雙程信號，因此即便采取噪聲干擾，只要有適當?shù)母蓴_功率，也能得到較好的干擾效果，使雷達的一維像難以辨別，從而無法進行包絡對齊以后的處理。在民航飛機的ISAR實測數(shù)據(jù)中加入不同干信比的噪聲干擾的仿真結果如圖3～5所示。

圖3 一維像干擾仿真結果

圖4 包絡對齊仿真結果

圖5 二維成像干擾仿真結果

理論上，ISAR信號能夠得到40～50dB以上的二維處理增益，噪聲信號需要超過ISAR信號能量40～50dB以上，才能形成完全的壓制干擾。從仿真結果中可以看出，ISAR雷達成像時，10dB的噪聲干擾在ISAR的一維距離像中形成了明顯的干擾，但是在二維成像中由于二維處理增益的作用，10dB的噪聲干擾對成像幾乎沒有什么影響。但是在30dB的噪聲干擾作用下，ISAR雷達的一維像受到干擾，無法進行包絡對齊，嚴重地影響了ISAR的成像效果，無法識別目標。

2.3 對相位校正的干擾

ISAR回波信號在通過包絡對齊處理后，同一個散射點在不同幀脈沖回波的一維像上的位置基本對齊，但是在通常情況下，精度還不夠，還需要進行相位校正，繼續(xù)消除平動分量對回波相位的影響。目前，常用的相位補償?shù)姆椒ㄓ卸喾N，包括：多普勒中心跟蹤法、相位梯度自聚焦法等。如果ISAR相位校正不準確，也將嚴重影響其二維成像效果［10］。民航飛機實測數(shù)據(jù)在相位校正前后的成像效果如圖6所示。

從圖中可以看出，相位校正對ISAR的二維成像影響很大。實際上，噪聲干擾能夠?qū)SAR的相位校正產(chǎn)生很大的影響，噪聲信號能夠使ISAR無法準確得到相鄰單元真實目標回波的相位差別，從而使相位補償不準確。當目標有強回波點時，回波強度可能大于噪聲干擾，將有助于其相位校正。為了破壞相位校正，在每個周期的噪聲干擾中隨機加入幾個強假目標，使假目標強度大于回波強度，并對假目標進行隨機相位調(diào)制，這將有效地干擾ISAR的相位校正。

圖6 相位校正對成像的影響

2.4 其他干擾措施

從干擾方程（1）可以看出，目標回波信號的強弱直接影響著雷達回波信號的強弱，因此通過增加目標的隱身設計，如優(yōu)化目標的外形、使用吸波涂層、使用非金屬復合材料等，降低目標的RCS，可進一步強化干擾信號在正常雷達信號面前的功率優(yōu)勢。

3 結束語

本文根據(jù)ISAR成像的數(shù)據(jù)處理原理和特點，提出了對ISAR成像的綜合對抗方法，通過多種干擾措施，力求使ISAR看不見目標、跟不上目標、對不齊回波、成不了二維圖像，有效地破壞ISAR雷達對目標的成像，從而使ISAR無法得到清晰準確的目標圖像，無法辨認識別目標。

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