降佳偉，吳彥鴻，王宏艷

(裝備學院 a.研究生管理大隊; b.光電裝備系; c.信息裝備系，北京 101416)

合成孔徑雷達地面運動目標指示(Synthetic Aperture Radar Ground Moving target indication，簡稱SAR-GMTI)技術在海灣戰(zhàn)爭中為美軍提供了大量的地面信息，展現(xiàn)了其優(yōu)秀的地面動目標檢測能力［1］，與此同時，世界各國也相繼開展了對SAR-GMTI 的研究，取得了大量的研究成果。但日漸成熟的SAR-GMTI 技術對地面運動目標構成了巨大的潛在威脅，有效的SAR-GMTI 干擾技術已成為雷達干擾技術研究中的一項重要組成部分。本文從現(xiàn)有SAR-GMTI 干擾技術著手，對其進行干擾分類，首先厘清現(xiàn)有干擾之間的關系，之后對不同類型的干擾技術進行分析，最后對干擾技術進行梳理和總結，并分析干擾技術的發(fā)展趨勢。

1 干擾分類

雷達干擾分類有助于尋找不同干擾之間的共性，有助于為研究新型干擾技術提供一定的依據(jù)。現(xiàn)有的SAR-GMTI干擾技術可從多個角度進行分類，如能量來源角度、相干性角度、干擾路徑角度、產(chǎn)生原理角度等，如圖1 所示，本文將著重介紹紅色字體的干擾類型。

圖1 SAR-GMTI 干擾技術分類

2 SAR-GMTI 干擾

2.1 運動調(diào)制干擾

以往針對靜止目標的干擾措施，如靜止虛假目標干擾，靜止虛假場景干擾等，無法有效干擾SAR-GMTI，針對這種情況，提出了運動調(diào)制干擾技術［2］。因為運動調(diào)制干擾信號包含運動信息，所以SAR-GMTI 無法將其完全對消，因此運動調(diào)制可以有效干擾SAR-GMTI。

勻速運動作為最為常見的運動形式之一，用作調(diào)制欺騙式干擾，是非常有價值的［3］。下文以勻速運動調(diào)制干擾為例，對運動調(diào)制干擾的原理進行簡要說明。

設雷達發(fā)射線性調(diào)頻信號，對雷達回波信號進行去載頻處理后為

由于目標是勻速運動的，因此R勻速(ts)與R靜止(ts)不同。將R勻速(ts)帶入雷達回波中，經(jīng)整理可得［4］

由式(2)可以得到勻速運動調(diào)制干擾的表達式為

此干擾信號經(jīng)SAR 接收處理后，產(chǎn)生一個具有勻速運動特性的虛假目標，用以干擾敵方雷達和迷惑判讀人員。

根據(jù)上述方法，將運動形式擴展，還可以得到勻加速運動調(diào)制干擾［5］;基于微動特性的干擾也可以認為是一種特殊運動形式的運動調(diào)制干擾，由此可以得到基于旋轉的微動特性調(diào)制干擾［6-7］。運動調(diào)制干擾形成的虛假運動目標較少且具富有規(guī)律，可能被敵方有經(jīng)驗的判讀人員識別并用某些手段剔除，更為有效的辦法是產(chǎn)生大量的虛假運動目標或者虛假運動場景［8］，形成對重要目標的覆蓋，干擾敵方檢測真實運動目標，從而達到干擾效果。本質(zhì)上講，虛假運動場景調(diào)制干擾可以認為是大量的運動假目標調(diào)制干擾的綜合效果。

圖2 中，設置了10 個勻速運動的虛假目標。圖3 中虛假目標為勻加速運動調(diào)制干擾。圖4 中虛假目標為微動調(diào)制干擾。圖5 中干擾為勻速虛假場景干擾。

圖2 勻速運動調(diào)制干擾

圖3 勻加速運動調(diào)制干擾

圖4 微動調(diào)制干擾

圖5 勻速虛假場景干擾

表1 中列出了4 種運動調(diào)制干擾信號。運動調(diào)制干擾形式較為多樣，除上述運動形式外，還可以調(diào)制簡諧運動、圓周運動、曲線運動等形式，產(chǎn)生更為復雜多樣的干擾形式。

由上述分析可知，運動調(diào)制干擾可以生成多種形式的運動調(diào)制干擾，干擾形式豐富多樣，干擾效果較為逼真;由于是對接收到的雷達信號進行調(diào)制，所以運動調(diào)制干擾為相干干擾，所以運動調(diào)制干擾對于干擾功率的要求較低，因此，運動調(diào)制干擾可以有效干擾SAR-GMTI。

由分析可知，運動調(diào)制干擾只能在方位向產(chǎn)生干擾效果;除虛假場景干擾外，其他幾種干擾方式產(chǎn)生的虛假目標個數(shù)較少，且有規(guī)律可循，可能被敵方利用先驗知識加以剔除。

表1 4 種運動調(diào)制干擾的對比

2.2 移頻干擾

由于線性調(diào)頻(linear frequency modulation，LFM)信號存在時頻耦合特性，基于此點，可以對SAR 進行移頻干擾［9］。

移頻后，經(jīng)過距離向脈壓后，峰值位置的變化量為［10］

若保留方位向相干性，進行距離多普勒(range-doppler，RD)算法二維脈壓處理之后，可得移頻干擾信號為

根據(jù)移頻量的不同可將移頻干擾分為固定移頻干擾、隨機移頻干擾、步進移頻干擾、分段移頻干擾等形式，如表2所示。

移頻量的不同決定了峰值位置的不同，因而決定了不同的干擾效果，如表2 所示。由于存在移頻量，因此距離向不能完全匹配，假目標峰值位置存在偏移，主峰展寬，降低了距離向分辨率。隨著fd(ts)的增大，假目標失配情況越嚴重，峰值偏移量也越大，主峰展寬越寬。

如圖6 所示為保留方位向相干性的固定移頻干擾;圖7為不保留方位向相干性的固定移頻干擾;圖8 為隨機移頻干擾;圖9 為步進移頻干擾;圖10 為分段移頻干擾。

圖6 保留方位向相干性的固定移頻干擾

圖7 不保留方位向相干性的固定移頻干擾

圖8 隨機移頻干擾

圖9 步進移頻干擾

圖10 分段移頻干擾

若保留方位向相干性，則干擾信號在方位向進行相干處理，能量集中到一點，方位向干擾效果為點目標;若不保留方位向相干性，則干擾信號在方位向進行非相干處理，能量不能集中，分散到一條直線上，方位向上干擾結果為一條直線。

正弦/鋸齒波調(diào)制干擾可以看作是一種特殊的移頻干擾，移頻量服從正弦/鋸齒波函數(shù)分布［11-12］。

上述移頻干擾均在距離向進行移頻，只能在距離向產(chǎn)生干擾效果，若要在方位向產(chǎn)生干擾效果，通過對方位向的等效LFM 信號進行移頻處理，實現(xiàn)方位向的干擾。因此，方位向多普勒調(diào)制可以看作是一種不同方向的移頻干擾，即方位向慢時間域的移頻干擾［13］。

移頻干擾是將接收到的雷達信號按照不同方式進行移頻處理，因此移頻干擾是一種相干干擾，可以有效地降低對干擾機功率的要求。根據(jù)移頻手段的不同，可以產(chǎn)生多種不同的干擾效果，并且與運動調(diào)制干擾配合使用可以解決運動調(diào)制干擾無法在距離向產(chǎn)生干擾效果的不足。但是移頻量和峰值位置的偏移量之間存在一定的規(guī)律，有可能被用來雷達抗干擾。而且在單獨使用移頻干擾時，移頻干擾生成的假目標的運動特性不真實，容易通過計算被識別并對干擾信號加以剔除［14］。

Research on the Creation of Live Tour Guide Commentary from the Perspective of Skills Competition____________________________________WANG Junlei 83

表2 4 種移頻干擾的對比

2.3 靈巧干擾

1999年首次提出“靈巧噪聲干擾”的概念，隨后不斷發(fā)展成熟。靈巧干擾通過卷積或者乘積等手段生成，式(6)為靈巧噪聲干擾的一種表達式

靈巧噪聲的靈巧來可以理解為: 利用DDS 或者DRFM中的雷達信號，通過卷積或乘積等手段與干擾信號進行調(diào)制，生成不同形式的干擾信號，如靈巧噪聲干擾和靈巧假目標干擾等［15］，并且干擾信號能夠自動瞄準雷達信號，獲得匹配處理增益，并且干擾效果多種多樣［16］。如圖11 為靈巧噪聲干擾。

圖11 靈巧噪聲干擾

2.4 間歇采樣轉發(fā)干擾

進行相干干擾時，為了獲得雷達信號，需對接收的寬帶雷達信號進行高速采樣并轉發(fā)出去，然而工程實踐中面臨著高速采樣和天線收發(fā)隔離這兩大問題。為了解決這個問題，提出間歇采樣轉發(fā)干擾［17］。

其算法原理如下:

設采樣信號為矩形包絡脈沖串，形式如下

采樣信號經(jīng)傅里葉變換之后為

其中an=τfs·sinc(πnfsτ)，當Ts=2τ 時p(t)為方波脈沖串，其偶次分量諧波為0，奇次分量諧波隨著n 的增大而減小。

設信號為x(t)，用p(t)進行采樣，采樣后的信號為xs(t)，則xs(t)=x(t)·p(t)，經(jīng)傅里葉變換后為Xs(f)=X(f)* P(f)，將上式帶入可得可知Xs(f)的結果為X(f)的周期延拓并用an進行加權。

設雷達的匹配濾波器為h(t)=x*(τ -t)，令τ =0，則h(t)=x*(-t)，其傅里葉變換為H(f)=X*(f)，雷達回波經(jīng)匹配濾波后輸出為ys(t)=xs(t)* h(t)，其頻域表示為

從式(9)可知，ys(t)為多個不同移頻量輸出的加權和。如圖12 為間歇采樣轉發(fā)干擾的效果圖。

圖12 間歇采樣轉發(fā)干擾

對間歇采樣轉發(fā)干擾進行深入分析可知:①當采樣率fs足夠高時，干擾信號與真實目標回波相同，僅存在一個系數(shù)τfs的差別;②當多普勒移頻量為正時，輸出最大值超前于目標，并且正比于ξn，多普勒移頻量為負值時，輸出最大值滯后于目標，并且正比于ξn。

本質(zhì)上講，降低采樣率，根據(jù)奈奎斯特采樣定律可知，使得頻域出現(xiàn)混疊，相當于進行了移頻疊加，因此可以產(chǎn)生一串點目標。解決高速采樣和天線收發(fā)隔離問題，表明間歇采樣轉發(fā)干擾是一種有效的干擾方式［18］。

2.5 非相干干擾

非相干干擾與雷達信號沒有相干性，常見的非相干干擾如射頻噪聲干擾、噪聲調(diào)幅干擾、噪聲調(diào)頻干擾等，是通用性很強的干擾措施。因為雷達內(nèi)部存在噪聲，而非相干干擾與噪聲相似，雷達很難將非相干干擾完全去除，因此非相干干擾可以用來干擾SAR-GMTI。

從圖13 中可以看出，當干信比為30 dB 時，干擾效果一般，所以非相干干擾對于干擾機功率要求較高，但是非相干干擾對于雷達信號的信息需求較少，干擾生成簡單，易于實現(xiàn)，操作簡單，并且對大部分體制的雷達均有效果，所以一直被廣泛應用［19］。

2.6 無源干擾

針對SAR-GMTI 的無源干擾的思路比較簡單，一般是通過箔條、角反射器等散射體，布置在待保護目標的上空或周圍，模擬真實運動情況如勻速運動、勻速轉動等形式，使得雷達回波具有運動目標特性，從而實現(xiàn)對SAR-GMTI 的有效干擾［20］。無源干擾不需要了解雷達信息，只需要知道待保護目標的位置及尺寸等信息即可，并且無源干擾物制備簡單，成本低廉，使用方便，散射系數(shù)較強，干擾效果較明顯。但是無源干擾物的使用在時空上有一定的限制［3］。

2.7 散射波干擾

散射波干擾將接收到的雷達信號經(jīng)過轉發(fā)照射在一定的區(qū)域，干擾信號經(jīng)該區(qū)域散射后可以進入雷達，對雷達形式干擾效果。點目標散射波仿真如圖14 所示。

圖14 散射波干擾

散射波干擾是由真實地物散射得到的，因此干擾效果比較逼真，能夠起到欺騙的作用; 并且由于干擾機不直接干擾雷達，因此對于干擾機位置的偵查較難，相對于直達波干擾，散射波干擾有利于保護干擾機［21］。

散射波干擾由于改變了雷達信號的傳播路徑，相當于引入了一定的調(diào)制信息，能夠起到干擾效果，并且當干擾機運動時，或者所照射地物運動時，散射波干擾包含了運動信息，因此能夠有效干擾 SAR-GMTI，是一種有效的干擾方式［22-23］。

3 SAR-GMTI 干擾總結及發(fā)展趨勢

對于雷達干擾，從能量來源角度可以分為有源干擾和無源干擾。其中有源干擾又可以從相干性角度分為非相干干擾和相干干擾。相干干擾從干擾路徑的角度又可以分為直達波干擾和散射波干擾。其中直達波干擾根據(jù)干擾特點及生成方法的不同又可以分為運動調(diào)制干擾、移頻干擾、靈巧干擾和間歇采樣轉發(fā)干擾等。

上述4 種干擾的關系如下:以往的靜止干擾對SAR-GMTI 的干擾效果并不理想，根據(jù)SAR-GMTI 檢測并識別運動目標這一特點，提出具有運動目標特性的運動調(diào)制干擾; 由于運動調(diào)制干擾只能在方位向產(chǎn)生干擾效果，為了擴展干擾區(qū)域，提出了移頻干擾和方位向多普勒調(diào)制干擾; 為了豐富干擾效果，增強壓制效果，提出了靈巧干擾;為了解決寬帶雷達信號的高速采樣和天線收發(fā)隔離等問題，提出間歇采樣轉發(fā)干擾。

不同干擾具有不同的特點，現(xiàn)代電子對抗中，往往很少單獨使用一種類型的干擾，而是多種類型干擾共同使用，對不足進行互補，同時還可以產(chǎn)生更多更復雜的干擾樣式，達到更好的干擾效果。

幾種干擾的關系如圖15 所示。

根據(jù)上文的對各種干擾的介紹以及文獻［24］中得出的結論可知，SAR-GMTI 干擾的發(fā)展趨勢如下:

1)利用干擾與雷達信號的相干性，有效降低對干擾功率的需求，同時可以降低干擾設備的體積、質(zhì)量等，有利于設備的小型化，因此，干擾技術將由非相干干擾向相干干擾發(fā)展。

2)越來越多的SAR 將具備GMTI 工作模式，以往針對靜止目標的干擾技術對于運動目標的保護能力將大打折扣，而包含運動信息的干擾將能夠給運動目標及重要場景提供有力的支持和保護，因此，干擾技術將從靜止目標干擾向運動目標干擾發(fā)展。

3)在電子對抗中，隨著抗干擾技術的發(fā)展，單獨使用一種干擾技術或者一種干擾手段往往已不能達到良好的干擾效果，需要配合使用多種干擾技術以及干擾手段來達到預期的干擾目的，因此，干擾技術將從單一干擾向多種復合干擾發(fā)展。

圖15 干擾關系

4 結束語

SAR-GMTI 技術的不斷發(fā)展使得SAR-GMTI 的干擾技術也在不斷發(fā)展。本文總結了當前幾種主要的SAR-GMTI 干擾技術，從原理角度對其進行分析和梳理，分析并得出了干擾技術將向著相干干擾、運動干擾、復合干擾方向發(fā)展，對進一步研究SAR-GMTI 干擾技術有一定的參考意義。

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