ＳＡＲ仿真平臺中的干擾機仿真方法分析

摘 要：以欺騙式干擾為基礎，描述了一種在SAR仿真平臺中仿真干擾機的方法。這種方法利用仿真中的的SAR信號不帶載波、已采樣但未量化的特點，以及干擾仿真中計算的可重用性，簡化了干擾計算過程，而且充分適應了仿真平臺的特點，因此很容易取得良好的干擾效果。因此這種方法適合應用在仿真系統中來產生必要的欺騙式干擾環境。

關鍵詞：SAR仿真；回波；干擾；假目標

中圖分類號：TN972 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1500402

Analysis of Jammers Simulation in a SAR Simulation Platform

HAN Song，SHEN Xiaofeng

(Institute of Electronic Engineering，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu，610054，China)

Abstract：This paper introduces a method to simulate a jammer in a SAR simulation platform，based on the deception method.In this method，the computation in simulation is simplified，by using the speciality of the sampled but unquantized SAR signals without carrier and sharing the computation between modules.Because this method fits simulation environment very much，a great jamming effect is easy to get.So this method adapts to bring a deception environment.

Keywords：SAR simulation;echo;jamming;fake target

1 引 言

合成孔徑雷達(SAR)是一種在軍事偵查領域應用廣泛的雷達。它以其全天候、全天時、抗干擾和高角度分辨力的特點在近幾年的戰爭中扮演著重要的角色。各國都在競相研制開發高性能的SAR，我國也不例外。在研制過程中仿真必不可少，一個大型的SAR仿真平臺可以為研發工作帶來相當大的方便。

在SAR研制的同時，各國也必然在進行著SAR對抗的研究。由于SAR具有抗干擾等特點，因此有源干擾就成為了最有效的手段。所以現代的電子戰環境仿真中有源干擾機的仿真是必不可少的。

有源干擾分為欺騙式干擾和壓制式干擾，對于SAR欺騙式干擾尤為適宜。因為SAR使用的合成孔徑技術使得其主瓣非常窄，干擾機大部分時間是在其副瓣內，如果使用壓制式干擾則需要的功率極大，效果不理想。而欺騙式干擾則可以產生與雷達相匹配的信號，達到良好的干擾效果。

2 SAR成像基本原理

SAR與常規雷達一樣，都是利用目標反射的電磁波對目標進行探測。之所以SAR能產生如此高的分辨力，要歸功于線性調頻信號，這種信號在壓縮處理后可以產生很高的分辨力。

距離向的線性調頻信號是雷達發射脈沖前就產生的，這和常規雷達并無不同之處，而方位向的線性調頻信號則是SAR獨有的。SAR在飛過目標時，飛機和目標的相對速度是變化的，所以目標回波的多普勒頻移也是變化的，如此就產生了一個近似線性調頻的信號，利用這個信號SAR可以產生很高的方位向分辨力。

SAR發射的信號歸一化后為：u(t)=exp(jωct)exp(jkt2)g(t)(1)其中g(t)=1，|t|<1/2

0，|t|>1/2。則回波信號為：s(t，τ)=Aexp(jωc(t－T(τ)))·

exp(jk(t－T(τ))2)g(t－T(τ))(2)其中T(τ)=2R(τ)c為回波的延遲，R(τ)為目標與飛機的距離，c為光速。

因為τ為慢時間，因此在快時間域T(τ)近似為常數T0。因此上式中exp(jk(t－T(τ))2)exp(jk(t－T0)2)為快時間域（距離向）的線性調頻因子。

而exp(jωc(t－T(τ)))去載波后得到exp(－2R(τ)c)。將R(τ)在目標位于波束中心的時刻τ0處泰勒展開并略掉二階以上的高階項：R(τ)Rc+(τ－τ0)+(τ－τ0)22(3) 因此:exp(－2R(τ)c)=exp(－2Rcc)exp(－2(τ－τ0)c)·

exp(－(τ－τ0)2c)這就是快時間域（方位向）的線性調頻因子。對于最簡單的正側視SAR，=－λfDc2=0（fDc為多普勒中心頻率，λ為波長）。因此exp(－2R(τ)c)可化為exp(-2Rc c)exp(-(τ-τ0 )2c)。

SAR成像就是通過對這兩個線性調頻項進行依次壓縮而得到很高的距離分辨力和角度分辨力的，而具體的壓縮算法因與干擾無關，本文不做描述。

3 SAR的欺騙式干擾原理及仿真方法

如圖1所示，干擾機對雷達的回波信號為：s0(t，τ)=A0exp(jωc(t－2R0(τ)c))·

exp(jk(t－2R0(τ)c)2)g(t－2R0(τ)c)(4)圖1 欺騙式干擾原理圖而假目標對雷達的回波信號應該為：s1(t，τ)=A1exp(jωc(t－2R1(τ)c))·

exp(jk(t－2R1(τ)c)2)g(t－2R1(τ)c)(5) 觀察式(4)與式(5)容易看出，如果不考慮回波幅度，在式中令t′=t－2R1(τ)+R0(τ)jωcc則可以轉化為式(5)。因此只需在干擾機的回波上加上一個延遲，就可產生xoy平面（地面）上任意點的假目標。

而在實際的仿真平臺設計中，為了簡化計算過程，信號采用了不帶載波、已采樣但未量化的形式。因此，干擾機的回波就變成了如下形式：s0(n，m)=A0exp(－jω2R0(τ(m))c)exp(jk(t(n)－

2R0(τ(m))c)2)g(t(n)－2R0(τ(m))c)(6)t(n)為n的線性函數，t(n)=Δt×n+t0（下文為了方便將τ(m)簡記為τ）。同理，按上面的方法，令n′=n－2R1(τ)+R0(τ)jωccΔt，則t(n′)=t(n)－2R1(τ)+R0(τ)jωcc。式(6)可化為：s0(n′，m)=A0exp(－jω2R0(τ)c)exp(jk(t(n′)－

2R1(τ)c)2)g(t(n′)－2R1(τ)c)(7)注意其中exp(－jω2R0(τ)c)這一項，沒有載波，就無法通過延遲將其轉化為exp(－jω2R1(τ)c)。因此，方位向的假目標需要另行處理。對比式(7)和式(5)，可以看出如果將s0進行如下處理，得到的式(8)與式(5)所代表的目標點在成像后將有相同的位置。s0(n′，m)×exp(jω2(R0(τ)－R1(τ))c)

=A0exp(－jω2R1(τ)c)exp(jk(t(n′)－

2R1(τ)c)2)g(t(n′)－2R1(τ)c)(8)其中關于R0(τ)－R1(τ)的計算，有兩種不同的方法。首先可以將R0(τ)和R1(τ)泰勒展開并略去高階項然后相減，這樣可以避免由于計算每一時刻和每一目標點的R1(τ)而引入的非線性運算。但在仿真系統中，干擾模塊并不是計算干擾機發出信號的幅度，而是雷達接收到的信號的幅度，由距離而產生的幅度的衰減也是由干擾模塊來計算，因此R1(τ)的計算是不可避免的。所以直接計算將較為合理。R0(τ)－R1(τ)=y20+H2+(x0－τv)2－

y21+H2+(x1－τv)2(9) 綜上所述，exp(jω2(R0(τ)－R1(τ))c)就是干擾機產生方位向干擾的因子，在干擾機的回波信號上乘上這個附加因子就可以產生方位向的假目標。

圖2 單點假目標干擾效果4 Matlab仿真效果

上述干擾仿真方法在Matlab上的仿真效果如圖2所示，仿真中真實目標和假目標的后向散射系數均取1，每個脈沖采樣1 024個點。

圖2(a)中R1和R2為真實目標的像，F1和F2為干擾機產生的假目標的像，J為干擾機位置;圖2(b)為成像后的幅度三維圖，四個峰分別對應圖2(a)中真實目標和假目標的四個像。從圖中可以看出仿真的干擾機產生的假目標已經達到了干擾效果，圖2(b)中假目標像的幅度也和真實目標相仿，證明了該方法能應用于實際的仿真系統。

參 考 文 獻

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