SAR距离卷积方位乘积调制场景欺骗干扰方法

doi:10.7527/S1000-6893.2022.28235

电子电气工程与控制

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SAR距离卷积方位乘积调制场景欺骗干扰方法

纪朋徽, 邢世其(), 代大海, 庞礴, 冯德军

国防科技大学电子科学学院，长沙 410073

收稿日期:2022-11-07 修回日期:2022-11-21 接受日期:2022-12-22 出版日期:2023-09-25 发布日期:2022-12-27
通讯作者: 邢世其 E-mail:Xingshiqi_paper@163.com;xingshiqi_paper@163.com

A SAR scene deceptive jamming method based on range convolution and azimuth multiplication modulation

Penghui JI, Shiqi XING(), Dahai DAI, Bo Pang, Dejun FENG

College of Electronic Science，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China

Received:2022-11-07 Revised:2022-11-21 Accepted:2022-12-22 Online:2023-09-25 Published:2022-12-27
Contact: Shiqi XING E-mail:Xingshiqi_paper@163.com;xingshiqi_paper@163.com

摘要/Abstract

摘要：

为了降低合成孔径雷达（SAR）场景欺骗干扰实时调制计算量和侦察参数要求，同时兼顾虚假场景的逼真度，首先提出了SAR方位向乘积调制干扰快速实现方法，并通过对SAR传感器到目标点斜距的合理近似，使SAR方位乘积调制干扰能够与SAR距离卷积调制干扰结合用于对SAR的干扰；在此基础上，提出了SAR距离卷积方位乘积调制场景欺骗干扰方法。该方法以欺骗模板的二维傅里叶变换为基础，在干扰前即构建一系列慢时间频域响应函数，并通过方位向实时重采样的方式得到干扰调制信号，在降低侦察参数需求的基础上也能大幅降低计算量，并保持虚假目标的逼真度。同时该方法由于在距离向采用卷积调制，能够对抗复杂波形体制SAR。理论分析和仿真实验验证了文中所提方法的有效性。

关键词: 合成孔径雷达, 场景欺骗干扰, 卷积调制, 乘积调制, 欺骗模板

Abstract:

To reduce the real-time computational amount and requirement for reconnaissance parameters and maintain the fidelity of false scenes in Synthetic Aperture Radar （SAR） scene deceptive jamming， this paper first proposes a fast implementation method of SAR azimuth multiplication modulation jamming. Through a reasonable approximation of the slant distance from the SAR sensor to the target point， SAR azimuth multiplication modulation jamming is able to be used in combination with SAR range convolution modulation jamming for jamming SAR. On this basis， a SAR scene deceptive jamming method is proposed based on range convolution and azimuth multiplication modulation. Based on the two-dimensional Fourier transform of the spoofing template， this method constructs a series of slow-time frequency domain response functions before jamming， and then obtains the jamming modulated signal by real-time resampling in the azimuth direction， which can significantly reduce the computational effort and the demand for reconnaissance parameters， and at the same time maintain the fidelity of the false target. The method is also able to jam the complex waveform SAR due to the use of convolutional modulation in the range direction. Theoretical analysis and simulation experiments verify the effectiveness of the proposed method.

Key words: synthetic aperture radar (SAR), scene deceptive jamming, convolution modulation, multiplication modulation, deceptive template

中图分类号:

V243.2

纪朋徽, 邢世其, 代大海, 庞礴, 冯德军. SAR距离卷积方位乘积调制场景欺骗干扰方法[J]. 航空学报, 2023, 44(18): 328235-328235.

Penghui JI, Shiqi XING, Dahai DAI, Bo Pang, Dejun FENG. A SAR scene deceptive jamming method based on range convolution and azimuth multiplication modulation[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(18): 328235-328235.

图/表 15

图1

图2

表1

各干扰方法所需参数

方法	离线阶段所需参数	实时调制阶段所需参数
两步生成方法	$r J, λ$	$V a$
频域三阶段方法	所有参数	无
二维乘积调制干扰方法	无	$B r, V a, r J, λ$
本文方法	无	$V a, r J, λ$

表1

表2

各干扰方法实时调制运算量对比

方法	计算复杂度	浮点运算量
两步生成方法	$O P a N r + O N r + O N r l o g 2 N r$	$6 P a N r + 6 N r + 10 N r l o g 2 N r$
频域三阶段方法	$O P r 0 N a M k e r + O N a N r M k e r + O N r N a l o g 2 N a + O N a N r l o g 2 N r + O N r + O N r l o g 2 N r$	$6 P r 0 N a (2 M k e r - 1) + 6 N a N r (2 M k e r - 1) + 5 N r N a l o g 2 N a + 5 N a N r l o g 2 N r + 6 N r + 10 N r l o g 2 N r$
二维乘积调制干扰方法	$O N r$	$6 N r$
本文方法	$O N r + O N r l o g 2 N r$	$6 N r + 10 N r l o g 2 N r$

表2

表3

图3

图4

图5

图6

图7

图8

表4

表5

图9

表6

参考文献 26

1	CUMMING I G， WONG F H. Digital processing of synthetic aperture radar data： algorithms and implementation［M］. Norwood： Artech House Publishers， 2009.
2	GOJ W W. Synthetic-aperture radar and electronic warfare［M］. Norwood： Artech House Publishers， 1989.
3	RICHARDS J A. The imaging radar system［M］∥ Remote Sensing with Imaging Radar. Heidelberg： Springer， 2009： 1-10.
4	李永祯，黄大通，邢世其，等. 合成孔径雷达干扰技术研究综述［J］. 雷达学报， 2020，9（5）：753-764.
	LI Y Z， HUANG D T， XING S Q， et al. A review of synthetic aperture radar jamming technique［J］. Journal of Radars， 2020， 9（5）：753-764 （in Chinese）.
5	黄大通，邢世其，刘业民，等. 基于噪声卷积调制的SAR虚假信号生成新方法［J］. 雷达学报， 2020， 9（5）： 898-907.
	HUANG D T， XING S Q， LIU Y M， et al. Fake SAR signal generation method based on noise convolution modulation［J］. Journal of Radars， 2020， 9（5）： 898-907 （in Chinese）.
6	YE W， RUAN H， ZHANG S X， et al. Study of noise jamming based on convolution modulation to SAR［C］∥2010 International Conference on Computer， Mechatronics， Control and Electronic Engineering. Piscataway： IEEE Press， 2010： 169-172.
7	SUN L， ZHANG H R， TANG Y S， et al. Research on deceptive jamming technologies against SAR［C］∥ 2009 2nd Asian-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar. Piscataway： IEEE Press， 2010： 521-525.
8	王盛利，于立，倪晋鳞，等. 合成孔径雷达的有源欺骗干扰方法研究［J］. 电子学报， 2003， 31（12）： 1900-1902.
	WANG S L， YU L， NI J L， et al. A study on the active deception jamming to SAR［J］. Acta Electronica Sinica， 2003， 31（12）： 1900-1902 （in Chinese）.
9	孙光才，周峰，邢孟道，等. 虚假场景SAR欺骗式干扰技术及实时性分析［J］. 西安电子科技大学学报， 2009， 36（5）： 813-818， 866.
	SUN G C， ZHOU F， XING M D， et al. Deception-jamming technology against the SAR based on the deceptive scene and real-time analyses［J］. Journal of Xidian University， 2009， 36（5）： 813-818， 866 （in Chinese）.
10	ZHOU F， ZHAO B， TAO M L， et al. A large scene deceptive jamming method for space-borne SAR［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing， 2013， 51（8）： 4486-4495.
11	YANG K Z， YE W， MA F F， et al. A large-scene deceptive jamming method for space-borne SAR based on time-delay and frequency-shift with template segmentation［J］. Remote Sensing， 2019， 12（1）： 53.
12	YANG K Z， YE W， WU X， et al. Fast generation of deceptive jamming signal against space-borne SAR［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing， 2020， 13： 5580-5596.
13	YANG K Z， MA F F， RAN D， et al. Fast generation of deceptive jamming signal against spaceborne SAR based on spatial frequency domain interpolation［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing， 2022， 60： 1-15.
14	LIU Y C， WANG W， PAN X Y， et al. A frequency-domain three-stage algorithm for active deception jamming against synthetic aperture radar［J］. IET Radar， Sonar & Navigation， 2014， 8（6）： 639-646.
15	LIU Y C， WANG W， PAN X Y， et al. Inverse omega-K algorithm for the electromagnetic deception of synthetic aperture radar［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing， 2016， 9（7）： 3037-3049.
16	刘庆富. 对SAR/InSAR侦察与干扰方法研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2013.
	LIU Q F. Study on reconnaissance and jamming methods against SAR/InSAR［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2013 （in Chinese）.
17	徐乐涛，冯德军，刘庆富，等. 对逆合成孔径雷达的乘积调制干扰方法［J］. 电子学报， 2014， 42（12）： 2501-2508.
	XU L T， FENG D J， LIU Q F， et al. ISAR decoy generation by utilizing coherent multiplication modulated jamming［J］. Acta Electronica Sinica， 2014， 42（12）： 2501-2508 （in Chinese）.
18	ZHOU K， LI D X， QUAN S N， et al. SAR waveform and mismatched filter design for countering interrupted-sampling repeater jamming［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing， 2022， 60： 1-14.
19	黄洪旭，黄知涛，周一宇. 对合成孔径雷达的移频干扰研究［J］. 宇航学报，2006， 27（3）：463-468.
	HUANG H X， HUANG Z T， ZHOU Y Y. A study on the shift-frequency jamming to SAR［J］. Journal of Astronautics，2006， 27（3）：463-468 （in Chinese）.
20	甘荣兵，王建国. 改进的对星载 SAR 的应答式欺骗干扰［J］. 电子科技大学学报， 2005， 34（5）： 614-617.
	GAN R B， WANG J G. Improvement of the responsive deception for spaceborne SAR［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China， 2005， 34（5）： 614-617 （in Chinese）.
21	OPPENHEIM A V， SCHAFER R W， BUCK J R. Discrete-time signal processing［M］. 2nd ed. Upper Saddle River， NJ： Prentice Hall， 1999.
22	刘永才，王伟，潘小义，等. 基于延迟-移频的SAR有源欺骗干扰有效区域研究［J］. 雷达学报， 2013， 2（1）： 46-53.
	LIU Y C， WANG W， PAN X Y， et al. Effective region of active decoy jamming to SAR based on time-delay doppler-shift method［J］. Journal of Radars， 2013， 2（1）： 46-53 （in Chinese）.
23	张孝乐，李立萍，杨晓波. 基于图像质量指标的SAR干扰效能评估研究［J］. 电子对抗， 2005（5）： 22-25.
	ZHANG X L， LI L P， YANG X B. Research on the evaluation of SAR jamming efficiency based on the image quality guidelines［J］. Electronic Warfare， 2005（5）： 22-25 （in Chinese）.
24	韩国强，李永祯，王雪松，等. 基于修正SSIM的SAR干扰效果评估方法［J］. 电子与信息学报， 2011， 33（3）： 711-716.
	HAN G Q， LI Y Z， WANG X S， et al. Evaluation of jamming effect on SAR based on method of modified structural similarity［J］. Journal of Electronics & Information Technology， 2011， 33（3）： 711-716 （in Chinese）.
25	陆洪涛，陆静，郭军. 一种基于相关测度的SAR干扰效果评估方法［J］. 现代防御技术， 2008， 36（3）： 97-99， 112.
	LU H T， LU J， GUO J. The evaluation methods of the jamming effect of SAR based on the pertinency［J］. Modern Defence Technology， 2008， 36（3）： 97-99， 112 （in Chinese）.
26	Airbus.TerraSAR-X StripMap Singapore - MGD RE HH［EB/OL］. ［2022-09-22］. .

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

参数	数值
载频/GHz	10
带宽/MHz	50
平台速度/（m·s^-1）	7 000
采样频率/MHz	70
脉冲重频/Hz	3 267
成像中心斜距/km	850
波束宽度/rad	0.005

方法	欺骗模板	频域三阶段方法	两步生成方法	二维乘积调制干扰方法	本文方法
ENL	1.536 2	1.608 9	1.675 4	2.150 4	1.790 0
SSIM	1	0.988 4	0.922 9	0.773 7	0.887 2
PSNR	∞	27.085 4	19.354 6	13.147 5	17.447 2
Correlation	1	0.988 8	0.932 9	0.869 5	0.911 2

模板大小	两步生成方法耗时/ms	频域三阶段方法耗时/s	二维乘积调制干扰方法耗时/μs	本文方法耗时/μs
300×300	38.61	38.82	9.42	56.4
500×500	47.82	39.26	8.83	56.6
700×700	56.15	40.03	9.25	57.8
900×900	62.03	38.94	8.77	56.2
1 000×1 000	65.82	39.68	9.35	55.8
1 200×1 200	71.92	40.14	8.79	57.9

[1]	叶铮, 朱岱寅, 吴迪. 一种基于重叠子孔径回波信息的SAR图像配准算法[J]. 航空学报, 2023, 44(8): 327254-327254.
[2]	王莲子, 汪玲, 朱岱寅. 结合迁移学习基于全卷积神经网络的ISAR自聚焦算法[J]. 航空学报, 2023, 44(17): 328172-328172.
[3]	鲍悦, 陈俊宇, 施天玥, 毛新华. 基于先验误差模型的机载高分宽幅DBF-SAR自聚焦算法[J]. 航空学报, 2021, 42(6): 324502-324502.
[4]	卢景月, 张磊, 孟智超, 盛佳恋. 曲线轨迹下前视多通道SAR解模糊成像算法[J]. 航空学报, 2019, 40(7): 322745-322745.
[5]	史林, 韩宁, 宋祥君, 王立兵, 崔东辉. 基于虚拟慢时间的双基地ISAR成像算法[J]. 航空学报, 2019, 40(5): 322683-322683.
[6]	郭宝锋, 孙慧贤, 胡文华, 尹文龙, 陈关军. 双基地角时变下的ISAR等效旋转中心估计[J]. 航空学报, 2019, 40(3): 322432-322432.
[7]	韩宁, 李宝晨, 王立兵, 童俊, 郭宝锋. 基于稀疏分解的空间目标双基地ISAR自聚焦算法[J]. 航空学报, 2018, 39(8): 322037-322037.
[8]	朱晓秀, 胡文华, 马俊涛, 郭宝锋, 薛东方. 双基地角时变下的ISAR稀疏孔径自聚焦成像[J]. 航空学报, 2018, 39(8): 322059-322059.
[9]	唐峥钊, 董春曦, 畅鑫, 刘明明, 赵国庆. 基于拖曳式干扰机的ISAR微动散射波干扰方法[J]. 航空学报, 2018, 39(7): 322007-322007.
[10]	万俊, 周宇, 张林让, 陈展野. 基于时间反转和降阶Keystone的SAR-GMTI快速聚焦方法[J]. 航空学报, 2018, 39(6): 321862-321862.
[11]	杨鸣冬, 俞翔, 朱岱寅. 基于距离子带的机载SAR高精度多级空变运动补偿[J]. 航空学报, 2018, 39(2): 321557-321557.
[12]	周龙健, 罗景青, 俞志富, 吴世龙. 一种运动双站多脉冲无源定位算法[J]. 航空学报, 2017, 38(2): 320251-320260.
[13]	范怀涛, 张志敏, 李宁, 魏云龙. 基于IMU的机载TOPSAR目标定位方法[J]. 航空学报, 2016, 37(5): 1587-1594.
[14]	梁颖, 张群, 武勇, 顾福飞, 杨秋. 一种FMCW SAR地面运动目标谱图域参数估计方法[J]. 航空学报, 2016, 37(5): 1614-1621.
[15]	董纯柱, 任红梅, 殷红成, 王超. 表面粗糙的复杂目标全极化ISAR图像快速仿真[J]. 航空学报, 2016, 37(4): 1272-1280.

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