分享自:

乘性噪声干扰下合成孔径雷达的性能评估

期刊:34rd National Radio Science Conference (NRSC 2017)DOI:10.1109/nrsc.2017.7893506

合成孔径雷达在乘性噪声干扰下的性能评估研究学术报告

作者与发表信息

本研究由Mohamed A. Ammar、Hossameldin A. Hassan、Mohamed S. Abdel-Latif和Sherif A. Elgamel共同完成,作者单位包括埃及武装部队(Egyptian Armed Forces)和军事技术学院(Military Technical College)。论文于2017年3月发表在34rd National Radio Science Conference (NRSC 2017)会议上,会议地点为埃及塞得港(Port Said),由阿拉伯科学、技术与海洋运输学院(Arab Academy for Science, Technology & Maritime Transport)主办。论文DOI为10.1109/NRSC.2017.7893506,截至投稿时被引用13次。

学术背景

本研究属于电子对抗(Electronic Counter Measures, ECM)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)的交叉领域。SAR因其高分辨率成像能力被广泛应用于军事侦察和战场监视,而ECM技术(如噪声干扰和欺骗干扰)则用于干扰SAR获取有效信息。传统干扰技术(如宽带噪声干扰)存在功率利用率低、干扰范围不可控等问题。为此,作者提出了一种基于数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)乘性噪声干扰(Multiplicative Noise Jamming)技术,旨在通过控制噪声与SAR带宽的比值(Noise to SAR Bandwidth Ratio, NSBR)实现对小范围目标或窄带区域的高效干扰。

研究目标包括:
1. 建立乘性噪声干扰的数学模型;
2. 分析一维(仅距离维)和二维(距离-方位维)干扰对SAR成像质量的影响;
3. 提出定量评估指标(峰值旁瓣比PSLR和积分旁瓣比ISLR的均方根值);
4. 验证该技术在真实SAR数据中的实用性。

研究流程与方法

1. SAR系统脉冲响应建模

作者首先基于线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号构建SAR的发射信号模型(公式1-3),并推导了干扰信号在DRFM中的生成过程(公式4-5)。干扰信号通过匹配滤波器压缩后,其频谱特性直接影响SAR成像质量。关键参数包括:
- PSLR(Peak Sidelobe Ratio):主瓣峰值与最高旁瓣峰值的比值,反映虚假目标强度;
- ISLR(Integrated Sidelobe Ratio):旁瓣总能量与主瓣能量的比值,影响图像对比度。

2. 乘性噪声干扰模型设计

干扰生成分为两种形式:
- 一维干扰:噪声仅在距离维(fast time)滤波(图1a),通过DRFM将噪声与截获的SAR信号相乘;
- 二维干扰:噪声在距离和方位维(slow time)同时滤波(图1b),需预先估计SAR多普勒带宽。

创新点在于引入NSBR参数,定义为干扰信号带宽与SAR系统带宽的比值。通过调节NSBR(如1、0.5、0.25),可控制干扰的覆盖范围和强度。

3. 仿真与性能评估

使用表1所示的SAR参数(中心频率10 GHz、带宽200 MHz等)进行仿真:
- 定量分析:测量不同NSBR和干扰信噪比(JSR)下PSLR和ISLR的均方根值(图4-5)。结果显示,降低NSBR可使干扰能量更集中,从而在相同JSR下显著提升干扰效果(例如NSBR=0.5时,二维干扰的PSLR比一维干扰高5 dB)。
- 定性验证:通过点目标成像(图6-7)和真实数据(苏格兰北部海岸SAR图像,图8)展示干扰效果。当NSBR=0.25时,干扰区域缩小至原始范围的1/4,但目标区域的模糊程度显著增加。

主要结果

  1. NSBR的调控作用:降低NSBR可缩小干扰范围并提高局部干扰强度(图6c与图7c对比);
  2. 二维干扰的优势:在相同JSR下,二维干扰对PSLR和ISLR的恶化程度比一维干扰高约5 dB(图5);
  3. 真实数据验证:NSBR=0.5时,SAR图像中跑道等关键军事目标的辨识度大幅下降(图8b)。

结论与价值

本研究证明乘性噪声干扰是一种高效、可控的SAR对抗技术,其核心价值在于:
- 科学价值:首次系统分析了NSBR对SAR干扰效果的影响机制,为ECM设计提供了理论依据;
- 应用价值:可针对性地保护军事关键区域(如机场、部队集结点),且功耗低于传统宽带干扰。

研究亮点

  1. 创新性参数NSBR:通过带宽比调控实现干扰能量的空间优化分配;
  2. 多维干扰对比:定量证明二维干扰的效率优势;
  3. 评估方法革新:采用PSLR/ISLR的均方根值作为干扰效果的客观指标。

其他有价值内容

论文还探讨了DRFM技术在干扰生成中的关键作用,并指出未来可结合欺骗干扰(如虚假目标生成)进一步提升战术灵活性。参考文献中引用了多项SAR抗干扰研究(如[1][3][10]),为本工作提供了技术背景支撑。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com