劉業(yè)民, 李永禎,*, 黃大通, 邢世其, 余曉偉

(1. 國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410073; 2. 桂林聯(lián)勤保障中心, 廣西 桂林 541001)

0 引 言

合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar, SAR)具有全天時(shí)、全天候和高處理增益的工作特點(diǎn),是戰(zhàn)略偵察和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)的重要組成部分,其與地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示(ground moving target indication, GMTI)相結(jié)合,即SAR-GMTI,可獲得全面詳盡的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖[1],這對(duì)地面重要的軍事目標(biāo)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。為此,研究如何有效對(duì)抗SAR-GMTI系統(tǒng)的干擾手段,具有非常重要的軍事意義和現(xiàn)實(shí)需求。

在雷達(dá)電子戰(zhàn)領(lǐng)域,針對(duì)SAR-GMTI系統(tǒng)的欺騙干擾技術(shù)一直是工業(yè)部門(mén)和科研工作者研究的重點(diǎn)方向之一[2],其干擾方法大致可分為兩大類(lèi):單干擾機(jī)生成虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)干擾方法和雙干擾機(jī)生成虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)干擾方法。李偉等[3]最早開(kāi)展SAR虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的生成方法,通過(guò)距離向延時(shí)和方位向多普勒調(diào)制模擬真實(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào),可在SAR圖像中形成虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。隨后,許多學(xué)者根據(jù)這一思路,從延遲規(guī)律[4]、頻域調(diào)制[5]、多普勒頻移隨行干擾[6]、運(yùn)動(dòng)調(diào)制原理[1,7]以及虛假運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景信號(hào)生成[8]等方面深入研究了單部干擾機(jī)生成虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的干擾方法。隨著研究的深入,學(xué)者們發(fā)現(xiàn)單部干擾機(jī)生成虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方法在對(duì)抗SAR-GMTI系統(tǒng)時(shí)有存在其固有缺陷,即干擾信號(hào)經(jīng)SAR-GMTI系統(tǒng)處理后,雷達(dá)系統(tǒng)估計(jì)出虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度與干擾信號(hào)初始設(shè)定的徑向速度不一致,且經(jīng)定位后虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方位向位置與干擾機(jī)方位向位置一致,與干擾信號(hào)初始設(shè)定位置無(wú)關(guān)[2,9-11]。針對(duì)此缺陷,張靜克[2]提出了一種基于雙干擾機(jī)協(xié)同的虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)生成方法,通過(guò)合理選擇兩個(gè)干擾機(jī)所調(diào)制的散射系數(shù)之比保證干涉相位和設(shè)定的徑向速度相匹配。隨后,Sun等[11]提出了一種新的基于雙干擾機(jī)協(xié)同對(duì)抗雙通道SAR-GMTI的干擾方法,該方法相比文獻(xiàn)[2]所提方法更為簡(jiǎn)潔,只需通過(guò)求解線(xiàn)性方程組,將求解出的復(fù)調(diào)制系數(shù)應(yīng)用到每部干擾機(jī)上,生成的干擾信號(hào)可有效控制虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度和方位向位置。然而,文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[11]所提方法,均需預(yù)先知道SAR載機(jī)平臺(tái)速度、干擾機(jī)離SAR載機(jī)平臺(tái)最近斜距以及干擾機(jī)自身位置等偵察參數(shù),這些參數(shù)通常需要復(fù)雜的偵察設(shè)備獲取。

基于以上背景和問(wèn)題,本文提出了一種基于偵察干擾一體化的雙干擾機(jī)系統(tǒng)對(duì)抗SAR-GMTI的干擾方法,并給出具體的實(shí)施步驟。該方法基本思路為:偵察干擾一體化雙干擾系統(tǒng)由配置完全相同的兩套干擾機(jī)組成,且每套干擾機(jī)額外配置兩臺(tái)接收機(jī),每臺(tái)干擾機(jī)和接收之間通過(guò)有線(xiàn)方式通信,利用干擾機(jī)和接收機(jī)布站以及接收機(jī)間到達(dá)時(shí)差(time difference of arrival, TDOA)信息,解決了需復(fù)雜設(shè)備偵察關(guān)鍵參數(shù)的難題,簡(jiǎn)化了干擾系統(tǒng)的配置。本文共分為四部分:首先闡述了基于多接收機(jī)的偵察干擾原理;接著給出了基于偵察干擾一體化雙干擾機(jī)對(duì)抗SAR-GMTI系統(tǒng)的干擾算法及具體實(shí)施步驟;然后分析了幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)存在誤差時(shí)對(duì)干擾效果的影響;最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的可行性。

1 基于多接收機(jī)的偵察干擾原理

假設(shè)SAR工作在正側(cè)式條帶模式下,SAR載機(jī)平臺(tái)以速度va沿直線(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng),載機(jī)平臺(tái)高度為H,以載機(jī)飛行方向?yàn)閤軸的正方向,垂直于x軸在地面的投影為y軸正方向建立右手直角坐標(biāo)系Oxyz,原點(diǎn)O為當(dāng)方位向慢時(shí)間ta=0時(shí),SAR載機(jī)在地面上的投影點(diǎn),如圖1所示。O′點(diǎn)為SAR條帶中心線(xiàn)與y軸的交點(diǎn),且OO′=Y。在SAR條帶區(qū)域內(nèi)放置一部干擾機(jī),其坐標(biāo)為(xJ,Y+yJ,0)。以該干擾機(jī)坐標(biāo)為中心,以r為半徑的圓上放置了兩部接收機(jī),分別位于圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn),其坐標(biāo)分別為(xA,Y+yA,0)和(xB,Y+yB,0)。則對(duì)于任意慢時(shí)間ta,SAR載機(jī)到接收機(jī)A和接收機(jī)B以及干擾機(jī)J的瞬時(shí)斜距分別為

圖1 多接收機(jī)偵察干擾的幾何模型Fig.1 Geometric model of multi-receiver reconnaissance and jamming

(1)

式(1)中,載機(jī)到接收機(jī)A的瞬時(shí)斜距RA(ta)與干擾機(jī)的瞬間斜距RJ(ta)可近似表示為

(2)

同理,式(1)中載機(jī)到接收機(jī)B的瞬時(shí)斜距RB(ta)與干擾機(jī)的瞬間斜距RJ(ta)可表示為

(3)

式中:ΔxJB=xB-xJ;ΔyJB=yB-yJ。

若每臺(tái)接收機(jī)均與干擾機(jī)通過(guò)有線(xiàn)方式連接來(lái)實(shí)現(xiàn)通信功能,由圖1可知每臺(tái)接收到干擾機(jī)的傳輸距離均相同?？紤]到接收機(jī)通常部署在在干擾機(jī)附近區(qū)域,則有r?RJ,故式(2)和式(3)中r2/2RJ的值很小,通?？梢院雎圆挥?jì)。那么,RA(ta)與RJ(ta)以及RB(ta)與RJ(ta)的瞬間斜距差可表示為

(4)

對(duì)于干擾機(jī)而言,兩部接收機(jī)與干擾機(jī)的相對(duì)位置是已知的,且RA(ta)與RJ(ta)以及RB(ta)與RJ(ta)的瞬間斜距差可通過(guò)測(cè)量各自接收到的TDOA獲得[12-14]。因此,式(4)可用如下方程表示:

(5)

(6)

式中:M表示式中最左邊的系數(shù)矩陣;det(·)表示矩陣的行列式;ΔRJA(ta)=RA(ta)-RJ(ta);ΔRJB(ta)=RB(ta)-RJ(ta)。

(7)

類(lèi)似于式(2)的推導(dǎo)方法,可得RP(ta)與干擾機(jī)的瞬時(shí)斜距RJ(ta)之間的關(guān)系為

(8)

式中:ΔxJP=xP-xJ;ΔyJP=yP-yJ?？紤]到若生成的虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在干擾機(jī)附近,則式(8)中最后一項(xiàng)通?？梢院雎云鋵?duì)干擾調(diào)制效果的影響。為此,斜距差ΔR(ta)=RP(ta)-RJ(ta)可近似為

(9)

根據(jù)SAR欺騙干擾原理[1],若在目標(biāo)P處生成一個(gè)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo),則在干擾機(jī)截獲到SAR信號(hào)后,利用式(9)對(duì)截獲的SAR信號(hào)在距離向做延時(shí)處理以及在方位向做多普勒調(diào)制,則干擾機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給SAR的干擾回波信號(hào)可表示為

(10)

式中:AJ為干擾信號(hào)幅度大小;sJ(tr,ta)為干擾機(jī)截獲的SAR信號(hào);tr為快時(shí)間;符號(hào)?為卷積操作符;δ(·)為沖擊函數(shù);τJ=2ΔR(ta)/c,c為光速。

為避免卷積運(yùn)算,提高其干擾實(shí)時(shí)性,可在距離向作快速傅里葉變換(fast Fourier transform, FFT)[15-16],即

(11)

式中:fr為距離向頻率;fc為SAR信號(hào)載頻。

2 雙干擾機(jī)協(xié)同干擾SAR-GIMT實(shí)施步驟

為了克服前面提到的單干擾機(jī)生產(chǎn)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方法的固有缺陷,文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[11]分別提出了利用雙干擾機(jī)協(xié)同干擾SAR-GMTI系統(tǒng)的干擾方法,然而這兩種方法均需要提前偵察到以下參數(shù):① SAR載機(jī)平臺(tái)速度;② 干擾機(jī)離SAR載機(jī)平臺(tái)最近斜距;③ 干擾機(jī)自身坐標(biāo)位置。獲取這些參數(shù)通常需要借助于額外的偵查系統(tǒng),這大大增加了干擾系統(tǒng)配置的復(fù)雜性。為解決這一難題,本文在文獻(xiàn)[11]所提方法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于偵察干擾一體化的雙干擾機(jī)系統(tǒng)對(duì)抗SAR-GMTI的干擾方法。

為了方便闡述,以SAR載機(jī)平臺(tái)飛行方向?yàn)閤軸的正方向,垂直于x軸且平行于SAR系統(tǒng)垂直波束方向?yàn)樾本喾较?建立xOr坐標(biāo)系,如圖2所示。假設(shè)SAR系統(tǒng)工作在GMTI模式,其沿航跡方向放置了兩部天線(xiàn),兩者相位中心的間距為d,天線(xiàn)T1(圖2中藍(lán)色實(shí)心圓點(diǎn))發(fā)射雷達(dá)信號(hào),天線(xiàn)T1和天線(xiàn)T2(圖2中綠色實(shí)心圓點(diǎn))同時(shí)接收雷達(dá)回波信號(hào)。在SAR照射條帶區(qū)域內(nèi)放置兩套如第1節(jié)所描述的偵查干擾系統(tǒng),第1部干擾機(jī)J1附近放置兩臺(tái)接收機(jī)A和B,第2部干擾機(jī)J2附近放置兩臺(tái)接收機(jī)C和D,每部干擾機(jī)與其附近的兩臺(tái)接收機(jī)通過(guò)有線(xiàn)方式連接,兩部干擾機(jī)間也通過(guò)有線(xiàn)方式連接進(jìn)行通信。

圖2 雙干擾機(jī)協(xié)同干擾幾何模型Fig.2 Geometric model of cooperative jamming of dual-jammer

(12)

(13)

(14)

(15)

根據(jù)文獻(xiàn)[11]所提方法,當(dāng)SAR波束同時(shí)覆蓋兩套干擾設(shè)備時(shí),兩部干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號(hào)還需各自調(diào)制一個(gè)復(fù)調(diào)制系數(shù),即

(16)

式中:Q1和Q2分別為對(duì)應(yīng)于第1部干擾機(jī)和第2部干擾機(jī)的復(fù)調(diào)制系數(shù)。

綜合以上分析,下面給出本文所提方法的干擾實(shí)施步驟,共分3個(gè)階段。

第1階段(偵察SAR信號(hào)波長(zhǎng)λ和PRF):假設(shè)SAR滿(mǎn)足“一步一?！钡墓ぷ鳁l件[1],當(dāng)SAR天線(xiàn)T1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)A1時(shí),第1套干擾系統(tǒng)的某部接收機(jī)截獲到SAR信號(hào),如圖2中紅色虛線(xiàn)所示;當(dāng)SAR天線(xiàn)T1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)A2時(shí),SAR波束剛好覆蓋第1套干擾系統(tǒng),即第1部干擾機(jī)J1和接收機(jī)A和接收機(jī)B剛好同時(shí)能夠截獲到SAR信號(hào)。在航跡A1A2段,第1套干擾機(jī)系統(tǒng)可通過(guò)分析截獲的SAR信號(hào),獲取其SAR信號(hào)參數(shù)λ和PRF。

第3階段(雙干擾機(jī)協(xié)同干擾):當(dāng)SAR天線(xiàn)T1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)A4時(shí),SAR波束邊緣剛好掃過(guò)第2套干擾系統(tǒng)的某個(gè)接收機(jī),如圖2所示。在航跡A3A4階段,兩套干擾系統(tǒng)在SAR的每個(gè)脈沖重復(fù)間隔期間除各自完成第二階段的任務(wù)外,還需根據(jù)式(12)各自調(diào)制虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,第1部干擾機(jī)根據(jù)ΔxJ2P以及式(16)計(jì)算出復(fù)調(diào)制系數(shù)Q1和Q2,并通過(guò)有線(xiàn)通信將Q2傳給第1部干擾機(jī)。最后,根據(jù)SAR系統(tǒng)的PRF,每套干擾機(jī)分別向該雷達(dá)系統(tǒng)協(xié)同轉(zhuǎn)發(fā)各自調(diào)制的干擾信號(hào)。

3 誤差分析

(17)

(18)

4 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

在仿真實(shí)驗(yàn)中,采用方位向一發(fā)兩收的SAR-GMTI系統(tǒng)驗(yàn)證本文所提方法的可行性,其雷達(dá)系統(tǒng)仿真參數(shù)如表1所示。

表1 SAR-GMTI系統(tǒng)仿真參數(shù)Table 1 Simulation parameters of SAR-GMTI system

為簡(jiǎn)便起見(jiàn),采用xOr坐標(biāo)系來(lái)描述干擾場(chǎng)景信息,假定兩部干擾機(jī)距離向位置相同,方位向位置間距為30 m。由于SAR系統(tǒng)在x軸方向上具有平移不變性,為不失一般性,設(shè)定第1部干擾機(jī)的坐標(biāo)為(0 m, 10 000 m),干擾機(jī)和接收機(jī)布站如圖2所示,在滿(mǎn)足最小條件數(shù)情況下,接收機(jī)A和B的坐標(biāo)分別為(3.5 m, 10 003 m)和(-3.5 m, 9 997 m)。同理,設(shè)定第2部干擾機(jī)的坐標(biāo)為(30 m, 10 000 m),接收機(jī)C和D的坐標(biāo)分別為(33.5 m, 10 003 m)和(26.5 m, 9 997 m)。在干擾場(chǎng)景中設(shè)定8個(gè)虛假目標(biāo),分別用阿拉伯?dāng)?shù)字1～8標(biāo)識(shí),其中目標(biāo)1～4個(gè)為虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo),目標(biāo)5～8為虛假靜止目標(biāo),其距離向徑向速度設(shè)定和初始位置如表2所示。為了直觀描述虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的分布情況,圖3給出了虛假目標(biāo)位置分布示意圖,其中實(shí)心圓表示虛假靜止目標(biāo),三角形表示虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo),三角形指向表示目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向。采用距離-多普勒成像算法,利用偏置相位中心天線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)目標(biāo)檢測(cè),通過(guò)沿航跡向干涉(along track interferometry, ATI)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)目標(biāo)距離向徑向速度估計(jì)(無(wú)特別申明后文中的速度均指距離向徑向速度)。

表2 虛假目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度和位置設(shè)定Table 2 Velocity and position setting of false target

圖3 虛假目標(biāo)位置分布示意圖Fig.3 Schematic diagram of false targets distribution

圖4 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、干涉和定位結(jié)果Fig.4 False moving target detection, interference and location results

表3給出虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)和方位向定位結(jié)果及其誤差?？梢钥闯?速度和方位向位置估計(jì)值與表2中設(shè)定參數(shù)之間誤差很小。此外,從表3中可以看出,虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)3距離兩部干擾機(jī)較遠(yuǎn),其速度和定位誤差比其他3個(gè)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)要相對(duì)略大一些,這是因?yàn)楹鲆暿街笑JkP所引起的,這與第3節(jié)的誤差分析結(jié)果是吻合的。

表3 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)誤差及定位誤差Table 3 Velocity estimation error and location error of false moving target

值得指出的是,表3中的數(shù)據(jù)并未考慮DTOA測(cè)量誤差,然后這類(lèi)測(cè)量誤差是不可避免的。為此,下面考慮DTOA測(cè)量誤差對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)及定位估計(jì)的影響。文獻(xiàn)[13]研究表明,DTOA測(cè)量誤差可模型化為零均值的高斯白噪聲,其誤差標(biāo)準(zhǔn)方差最小可達(dá)1.5×10-4m?；诖?表4給出了當(dāng)DTOA誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差為1.5×10-4m時(shí)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)誤差,其他仿真條件與圖4相同。表4中的數(shù)據(jù)是100次蒙特卡羅仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,分別給出了速度估計(jì)最大(平均)誤差和定位估計(jì)最大(平均)誤差。此外,圖5給出了每次蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)中虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度和定位誤差波動(dòng)圖。將圖5、表4與表3對(duì)比可知,當(dāng)TDOA誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差為1.5×10-4m時(shí),虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)誤差受TDOA測(cè)量誤差影響較小,與表3中速度和定位估計(jì)誤差相差不大。

圖5 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度和定位估計(jì)誤差波動(dòng)圖Fig.5 Fluctuation graph of velocity and location estimation error of false moving target

表4 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)誤差(TDOA誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差為1.5×10-4 m)Table 4 Velocity and location estimation error of false moving target (when standard deviation of TDOA error is 1.5×10-4 m)

圖6進(jìn)一步考慮了不同TDOA測(cè)量誤差對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)及定位估計(jì)的影響。從圖6可以看出,當(dāng)TDOA誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差小于等于4×10-4m時(shí),TDOA測(cè)量誤差對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)的影響較小,當(dāng)大于4×10-4m時(shí),其虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)誤差陡然變大。因此,盡量提高干擾系統(tǒng)的TDOA測(cè)量精度,可避免因TDOA測(cè)量精度過(guò)低而影響其最終的干擾效果。

圖6 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度和定位估計(jì)誤差隨TDOA誤差標(biāo)準(zhǔn)方差變化關(guān)系圖Fig.6 Graph of false moving target’s velocity and positioning estimation error as a function of TDOA’s error standard deviation

接下來(lái),考慮延時(shí)脈沖數(shù)n對(duì)虛假目標(biāo)速度估計(jì)和定位估計(jì)的影響。在仿真實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)n=2時(shí),估計(jì)SAR-GMTI系統(tǒng)兩天線(xiàn)間距d=0.8 m是準(zhǔn)確的。表5和表6分別給出n=1和n=3時(shí)(分別對(duì)應(yīng)于估計(jì)兩天線(xiàn)間距d=0.4 m和d=1.2 m)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)誤差,其他仿真條件與圖4相同。對(duì)比表5、表6以及表3可知,當(dāng)估計(jì)SAR-GMTI系統(tǒng)兩天線(xiàn)間距分別為d=0.4 m和d=1.2 m時(shí),對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)誤差的影響很小。

表5 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)誤差(n=1)Table 5 Velocity and location estimation error of false moving target (n=1)

表6 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度及定位估計(jì)誤差(n=3)Table 6 Velocity and location estimation error of false moving target (n=3)

圖7給出了n=2(天線(xiàn)間距的d估計(jì)準(zhǔn)確)逐漸遞增到n=6(對(duì)應(yīng)兩天線(xiàn)間距的估計(jì)值d=2.4 m)時(shí),延時(shí)脈沖數(shù)n對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)的影響。圖7和對(duì)比表3可知,即使兩天線(xiàn)間距估計(jì)誤差很大時(shí),其對(duì)虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)的影響較小,這對(duì)干擾方是有利的,因?yàn)楦蓴_方通常難以準(zhǔn)確偵察出SAR-GMTI系統(tǒng)的兩天線(xiàn)間距。

圖7 虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度和定位估計(jì)誤差隨延時(shí)脈沖數(shù)變化關(guān)系圖Fig.7 Graph of false moving target’s velocity and positioning estimation error as a function of delay pulse number

為進(jìn)一步闡述所提方法的干擾效果和性能,將真實(shí)和虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的成像量化指標(biāo)進(jìn)行比較,具體包括真假目標(biāo)偏移量誤差、速度估計(jì)誤差、定位估計(jì)誤差、距離和方位向沖擊響應(yīng)寬度(impulse response width, IRW)、峰值旁瓣比(peak side lobe ratio, PSLR)以及積分旁瓣比(integrated side lobe ratio, ISLR)。仿真條件與表3相同,其中真假目標(biāo)的速度、初始位置等參數(shù)設(shè)定均相同,TDOA測(cè)量誤差為1.5×10-4m,兩天線(xiàn)間距估計(jì)誤差為0.4 m,進(jìn)行100次蒙特卡羅仿真并對(duì)目標(biāo)偏移量誤差、速度估計(jì)和定位估計(jì)誤差數(shù)據(jù)取平均值。圖8給出真實(shí)和虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)1的成像結(jié)果品質(zhì)對(duì)比圖,表7列出了4個(gè)真假目標(biāo)成像量化指標(biāo)對(duì)比結(jié)果,其中表中每項(xiàng)指標(biāo)的第1行和第2行分別對(duì)應(yīng)真假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像量化指標(biāo)數(shù)值。由圖8和表7可知,虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)除了定位估計(jì)誤差,目標(biāo)方位向IRW、PSLR以及ISLR比真實(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)稍微偏大一些(導(dǎo)致目標(biāo)方位像主瓣略微展寬,旁瓣略微抬高,如圖8(d)所示),其他成像量化指標(biāo)與真實(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)幾乎相同,仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提方法總體上干擾效果良好。

圖8 真假目標(biāo)成像結(jié)果品質(zhì)對(duì)比Fig.8 Comparison of imaging results quality between true and false targets

表7 真假目標(biāo)成像量化指標(biāo)對(duì)比Table 7 Comparison of quantitative imaging indexes between true and false targets

最后,為驗(yàn)證本文所提方法的干擾效果性能,現(xiàn)將所提方法與文獻(xiàn)[2]以及文獻(xiàn)[11]所提方法進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比方法的仿真條件與表3相同。表8給出了3種方法速度估計(jì)和定位估計(jì)誤差的結(jié)果,其中本文所提方法考慮了TDOA測(cè)量誤差(標(biāo)準(zhǔn)方差為3×10-4m)和估計(jì)SAR系統(tǒng)兩天線(xiàn)間距為d=2 m(延時(shí)脈沖數(shù)n=5),進(jìn)行了100次蒙特卡羅仿真實(shí)驗(yàn)并對(duì)速度估計(jì)和定位估計(jì)誤差數(shù)據(jù)取平均值。從表8中可知,本文所提方法與文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[11]所提方法在虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度和定位估計(jì)誤差上的數(shù)量級(jí)相當(dāng),且本文所提方法無(wú)需額外復(fù)雜的偵察設(shè)備,主設(shè)備僅需要兩部具有TDOA測(cè)量功能的干擾機(jī)和額外4臺(tái)接收機(jī)即可。因此,與文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[11]所提方法相比,本文所提方法的干擾系統(tǒng)配置更為簡(jiǎn)潔,干擾手段更為實(shí)用。

表8 不同方法干擾性能對(duì)比Table 8 Performance comparison of different jamming methods

5 結(jié)束語(yǔ)

本文利用干擾機(jī)和接收機(jī)布站以及接收機(jī)間TDOA信息,提出了一種基于偵察干擾一體化的雙干擾機(jī)系統(tǒng)對(duì)抗SAR-GMTI干擾方法,并給出了具體的實(shí)施步驟。該方法有效地解決了雙干擾機(jī)協(xié)同干擾所需的關(guān)鍵偵察參數(shù),如SAR載機(jī)平臺(tái)速度、干擾機(jī)離SAR載機(jī)平臺(tái)最近斜距以及干擾機(jī)自身位置等等,簡(jiǎn)化了干擾系統(tǒng)配置。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在考慮了TDOA測(cè)量誤差以及對(duì)SAR-GMTI系統(tǒng)兩天線(xiàn)間距存在偵察誤差的情況下,本文所提方法仍然可有效生成速度和方位向位置可控的虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo),是一種實(shí)用的雙干擾機(jī)協(xié)同干擾方法。值得指出的是,如何提高TDOA的測(cè)量精度是本文所提方法的關(guān)鍵技術(shù),以及如何定量分析虛假運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與兩部干擾機(jī)相對(duì)位置對(duì)徑向速度的估計(jì)誤差以及方位向定位誤差的影響,這將是下一步需要研究的問(wèn)題。