两种SAR干扰方法的效果评估
2020-12-12
来源:乌哈旅游
第10卷 第1期 2012年2月 信 息 与 电 子 工 程 INF0RMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING VO1.10.NO.1 Feb..2012 文章编号:1672.2892(2012)01—0046—05 两种SAR干扰方法的效果评估 罗 强 ,朱守保 ,童创明 (1.第二炮兵lT程学院,陕西西安710025;2.空军工程大学导弹学院,陕西 原713800) 摘 要:干扰效果评估是评价和比较干扰方法优劣的重要方法。在分析正弦调频干扰与锯齿 调频干扰的基础上,发现两种方法都能产生覆盖式和斑点噪声式干扰模式,这就对评估两种干扰 方法的优劣带来了难度。本文利用两种具有针对性的评估方法分别对两种干扰模式进行评估,增 加了评估结果的准确性。最后利用实验仿真对干扰效果进行了定量分析。 关键词:正弦调频;锯齿调频;合成孔径雷达;效果评估 中图分类号:TN974;TP317.4 文献标识码:A Effect evaluation on two j amming methods to SAR LUO Qiang ,ZHU Shou—bao ,TONG Chuang-ruing。 (1.The Second Artillery Engineering University,Xi’an Shaanxi 7 10025,China; 2.Missile Institute,Air Force Engineering University,Sanyuan Shaanxi 713800,China) Abstract:Jamming effect evaluation is an important method on judging and comparing with jamming methods.Based on analysis of sinusoidal frequency modulation and sawtooth frequency modulation jamming to SAR,it is obtained that the two methods can both produce mantle style and spot noise style jamming,which makes the jamming effect evaluation on the two jamming methods more difficult.Therefore two pertinent methods are adopted to make the evaluation more exact.The quantitative analysis of jamming effect evaluation is executed through the simulation. Key words:sinusoidal frequency modulation;sawtooth frequency modulation;Synthetic Aperture Radar;effect evaluation 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨力成像雷达。具有全天时、全天候和透视性等特 点,SAR在侦察监视领域的应用日趋广泛_ j,已广泛用于军事侦查、地图测绘以及导弹末端图像匹配制导等方 】面。有效地对合成孔径雷达实施干扰,保护己方的目标成为现代电子战中的重要课题_oJ。 众所周知,干扰效果是衡量干扰模式有效性以及雷达干扰设备性能的一项重要综合性指标,定量地评估干扰 效果对实战、试验乃至电子对抗设备的研制都十分重要[71。本文针对二维正弦调频转发干扰的方法与二维锯齿调 频转发干扰,分别从压制干扰和斑点噪声干扰的效果进行定量评估。分析对比了两种干扰方法的优劣,对干扰方 法在现实中运用有一定的指导作用。 1 两种干扰方法原理 设合成孔径雷达发射的线性调频信号表达式为: p( )= rectl毒jeXp(j2 +j ) 式中: 为信号幅度; (1) (2) 为信号载频;K,为信号的调制频率。对合成孔径雷达的调频干扰信号可以表示为: btj(f)=p(f)exp(j2nkfm In(r)dr) 那么调制信号为 (f)=exp(j2nk加 (r)dr),由上两式可以知道干扰信号的瞬时频率为: 收稿日期:2011-03—30;修回日期:2011-05—30 基金项目:博士后基金资助项目(20100471836) 第1期 罗 强等:两种SAR干扰方法的效果评估 (t)= +K t+ (f) 47 (3) 当调频干扰信号 (f)为正弦信号时,即 (f)=asin(2 i t)时,为正弦调频干扰。设sO(f,r/)为干扰机接收到的 雷达信号。那么二维正弦调频干扰信号模型为 J: (f, ): 0( ,77)exp(jm/, ̄cOS )exp(jm COS ̄" t) 』 一∞ (4) 当调频干扰信号 (f)为锯齿波信号时,即 (f)= 量rect(t—f , )(f—f )时,为锯齿波调频干扰。那么二 维锯齿波调频干扰信号为 : (f,r/)SO( ,,7)exp(jⅡ f )exP(JI ̄kgarl ) 积的虚假目标。就距离向信号分析,当距离向的线性调频信号周期 (5) 由文献[9】与文献[10]可知,不论是二维正弦调频干扰,还是二维锯齿调频干扰,都会产生分布于一定区域面 、调制信号周期 与脉宽 的关系为: ≤ 。 ,Vp≤ ,每个虚假目标形成的sine脉冲在空间上不能被区分开,就会形成覆盖式的干扰模式。若 ≥ 。 ,rp≥ ,则每个虚假目标形成的sine脉冲在空间上就能被区分开,就会形成亮斑点串。方位向结果 与距离向一致。 可以看出两种干扰方法不论干扰样式、干扰类型都十分一致。针对其产生的两种不同的干扰样式,即覆盖式 干扰与斑点噪声式干扰,某一种单一的评估方法可能不能准确地对干扰效果进行评估。本文从两个方面利用具有 针对性的两种方法对其干扰效果进行定量评估。 2 干扰效果的评估方法 对SAR雷达遮盖干扰的目的就是增大图像的识别模糊性,阻止读图人员从图上观察到强弱灰度间的变化, 或者使暗区出现众多的亮斑,或者破坏目标区域的连续性,使得目标区域原来光滑的灰度值变得粗糙 J。 2.1覆盖干扰效果评估方法 干扰前后雷达图像的相关系数则可以较好地反映出两幅图像之间的这种强弱灰度间的变化。由于覆盖式干扰 的干扰面积大,所以会造成图像的灰度有大面积的变化。综合考虑雷达干扰的原理和图像处理的理论,采用成像 区域内干扰前后的图像相关性测度因子进行SAR雷达的覆盖式干扰效果评估是比较合理的【5, 。 相关系数是描述干扰前后两幅图像之间的统计相关性的量。设图像F={f(xi,Y … ,与图像 、 川i=1,J=1 G={g( ,Y ) ,表示为平面 ={ Xi, )) 干扰前与干扰后的SAR图像。那么干扰前后图像的相关系数为: 厂【 , )g( ,Y,) P=———:==== ==============================一 (6) . √ 厂 ( ,  ̄,J m乌n g2( , ) 由于图像灰度非负,即F>0,G>0,结合许瓦尔兹不等式,有0<P<1。 P越小,则表明干扰后的图像偏离 干扰前的图像越严重,干扰效果也越好。 2.2斑点噪声干扰效果评估方法 斑点噪声是SAR系统固有的缺点El”,如相干斑。在对斑点噪声没有进行抑制的情况下,很难对SAR图像进 行边缘提取、分割、分类、目标识别以及定位等处理。可以说半点噪声干扰是一种有效的干扰样式。等效视数是 衡量一幅图像斑点噪声相对强度的一种指标,其定义为 ENL= o-sAR f7、 一 式中: AR为图像灰度统计均值;Ors 为图像灰度标准差。ENL表现了图像灰度的对比度,ENL越大,图像的 对比度越小,整体图像显得模糊不清。 宣,【10 晶0口 第1期 罗 强等:两种SAR干扰方法的效果评估 49 distance/m( ̄10 )(a)jammingwhenNSRis一16.280 7 dB —口,IH0H oQ distance/m(x10 )(b)jammingwhenNSRis 2.045 2 dB distance/m(x10 ) (c)jammingwhenNSRis15.908ldB Fig.5 Images with spot noise style by sinusoidal frequency modulation 图5正弦调频斑点噪声式干扰 ∞∞∞加0加柏∞∞ 从表2中可以看出在同等干信比条件下,经锯齿调频干扰的图像等效视数略大于经正弦调频干扰的图像,说 明对于斑点噪声式干扰,锯齿调频干扰效果略好。 结合以上定量分析可知,锯齿调频干扰不论在覆盖式干扰还是斑点噪声式干扰都略优于正弦调频干扰。 表2斑点噪声式干扰评估表 ~ Table2 Effect evaluation of spot noise style jamming4 结论 本文分析了正弦调频干扰、锯齿调频干扰的原理,并利用计算机仿真了干扰效果图。两种干扰方法都可以产 生覆盖式干扰和斑点噪声式干扰,然而单一的评估方法可能不能准确地对干扰效果进行评估,因此对于两种干扰 方式,本文分别采用具有针对性的评估算法,增加了评估结果的可信度。最后利用实验仿真对SAR图像进行了 干扰模拟,并对其干扰结果进行了评估,得出锯齿调频干扰不论在覆盖式干扰还是斑点噪声式干扰方面都略微优 于正弦调频干扰。实验结果对今后两种干扰方法的选择利用方面有一定的指导意义。 参考文献: 袁礼海.合成孔径雷达图像理解与应用【M】.北京:科学出版社,2008.(SONG Jianshe,ZHENG 【1】 宋建设,郑永安,Yongan,YUAN Limei.Understanding and applications of synthetic aperture radar images[M].Be ng:Science Press, 一 g、口0 葛0盘 2008.) 肖汉波,蔡英武,等.基于DUC的ISAR图像欺骗干扰技术【JJ.信息与电子工程,2010,8(4):378—38I.(JIANG [2] 江舸,Ge,XIAO Hanbo,CAI Yingwu,et a1.Image deception jamming technology based on DUC[J].Information and Electronic Engineering,2010,8(4):378—38 1.) 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