逆合成孔径雷达综合对抗策略分析

郑光勇，高 磊，刘国柱

（电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，河南 洛阳 471003）

0 引言

逆合成孔径雷达（ISAR）是一种微波成像雷达，利用宽频带信号提高距离向分辨力、利用目标由转动分量带来的多普勒效应提高方位分辨力，从而得到被探测目标（如飞机、舰船、导弹等）的高分辨率微波图像［1］。由于ISAR在目标识别方面的巨大作用，其在军事上得到广泛的应用。导弹防御系统中的GBR即采用ISAR体制，它能够从弹头、碎片和各种诱饵中分辨出真实弹头，为导弹拦截系统及时准确地提供目标信息［2－3］。由于ISAR 在军事上的巨大作用，ISAR 对抗技术成为当前的研究热点。

ISAR对抗方法主要包括：无源干扰，压制干扰和欺骗干扰等。文献［4～8］为近年来较有代表性的ISAR干扰方面的论文，分别提出了不同的干扰方法，能够实现对ISAR的压制和欺骗等干扰效果。这些干扰方法基本上都是对ISAR雷达的成像环节进行干扰，并认为ISAR信号能够获得很高的二维处理增益，因此要对ISAR雷达实施有效干扰，需要很高的干扰功率或者设计复杂的干扰算法。

实际上，ISAR雷达在成像过程中，需要经历对目标的窄带跟踪、宽带信号发射与接收、距离压缩、包络对齐、初相校正、方位压缩等典型的处理过程，这是一个串行的处理过程，其中任何一个环节受到干扰，都能对ISAR的成像产生影响。因此，根据ISAR成像过程的特点，本文认为可以对ISAR采取综合对抗措施，这能够有效地提高干扰效果，并降低干扰信号生成的复杂程度。

1 ISAR成像流程分析

ISAR对运动目标成像，为了形成高清晰图像，需要发射带宽从几百兆赫兹到上吉赫兹的宽带信号；为了提高探测距离，信号脉宽通常达到上百微秒。ISAR信号的大带宽和大脉宽特征极大地增加了雷达信号处理的负担，因此，ISAR雷达在宽带成像时，通常只在被成像目标附近开一个距离窗，只记录和处理此距离窗内的目标回波信号。因此能够事先跟踪上目标是成像的基础。

为了解决目标跟踪和成像问题，ISAR成像系统通常采用交替发射窄带信号和宽带信号的工作模式，发射窄带信号进行跟踪，发射宽带信号进行成像。ISAR在接收到目标的宽带回波信号后，可以采用直接脉冲压缩或去斜处理等不同的距离压缩处理方法，然后经历包络对齐、平动补偿和方位向压缩等处理，实现ISAR对目标的成像。图1是一个典型的直接脉冲压缩ISAR成像的处理流程图。

图1 典型的ISAR成像流程

2 ISAR对抗策略分析

在ISAR成像过程中，各个处理环节具有不同抗干扰能力，因此，针对易受干扰的环节进行干扰，可以取得事半功倍的效果。通过分析可以看出，在ISAR成像过程中，窄带跟踪、包络对齐、相位校正等是容易受干扰的环节，通过对这些环节的组合干扰，能够影响ISAR雷达的成像质量，甚至使ISAR雷达无法成像。

2.1 对跟踪雷达的干扰

相对于宽带雷达信号，窄带雷达信号的时宽－带宽积更小，其在进行脉冲压缩时，获得的处理增益更小，因此更容易被干扰。对窄带雷达的有源干扰方法很多，包括：噪声压制干扰、相干压制干扰、假目标欺骗、密集假目标压制干扰等。各种不同的干扰方法，只要干扰信号足够强，都能给对窄带雷达形成强烈的干扰，使其不能发现和跟踪目标。

在ISAR成像过程中，窄带跟踪模式主要向宽带成像模式提供目标的位置信息，在干扰时，只要使雷达不能及时地获取真实目标的位置信息，即可实现有效的干扰。因此，考虑当前干扰技术的发展水平和硬件条件，采用密集多假目标干扰能够形成良好的干扰效果。

对窄带跟踪雷达实施密集多假目标干扰的仿真如图2所示。可以看出，实施多假目标的干扰，从视觉上难以区分真假目标；即便是采取各种自动跟踪识别措施，在假目标足够密集时，雷达也难以剔除干扰，发现真目标。

图2 密集多假目标压制干扰仿真图

由于多假目标干扰多采用数字储频（DRFM）、数字化干扰源（DJS）等干扰技术，使干扰信号与雷达回波信号相参，可以极大地节省干扰功率，提高了干扰效率［9］，非常适合于战斗机、无人机、导弹等飞行器的自卫式干扰。

2.2 对ISAR一维像的干扰

ISAR进行距离向脉冲压缩后，形成各重频周期的距离向一维像，通过进行包络对齐，提供给下一步的平动补偿和方位向脉冲压缩处理。如果一维像受到严重干扰，无法进行包络对齐，则不能进行下一步的处理，从而无法实现对目标成像与识别。与对普通雷达干扰一样，只要干扰信号的功率足够大，便能形成有效的干扰，使ISAR的距离向一维像无法识别和处理。

相对于二维成像能够获得二维处理增益，一维像只获得了脉冲压缩的一维处理增益，因此从功率方面看，对一维像进行干扰，干扰信号功率可以更小，更为容易实现。当目标搭载干扰机进行自卫式干扰时，干扰信号从ISAR天线的主瓣进入，因此可以给出对距离向一维像的干扰方程为：

式中，PtGt、PjGj分别为雷达和干扰机的等效辐射功率，k为干扰信号的功率系数；σ、R分别为目标的RCS和距离；Lr、Lj分别为雷达信号和干扰信号的损耗；Nr、Nj分别为雷达信号和干扰信号一维像处理增益，对于线性调频雷达而言，Nr＝Bτ。

从干扰方程可以看出，虽然雷达信号能得到一维处理增益，但是由于干扰信号为单程信号，雷达信号为双程信号，因此即便采取噪声干扰，只要有适当的干扰功率，也能得到较好的干扰效果，使雷达的一维像难以辨别，从而无法进行包络对齐以后的处理。在民航飞机的ISAR实测数据中加入不同干信比的噪声干扰的仿真结果如图3～5所示。

图3 一维像干扰仿真结果

图4 包络对齐仿真结果

图5 二维成像干扰仿真结果

理论上，ISAR信号能够得到40～50dB以上的二维处理增益，噪声信号需要超过ISAR信号能量40～50dB以上，才能形成完全的压制干扰。从仿真结果中可以看出，ISAR雷达成像时，10dB的噪声干扰在ISAR的一维距离像中形成了明显的干扰，但是在二维成像中由于二维处理增益的作用，10dB的噪声干扰对成像几乎没有什么影响。但是在30dB的噪声干扰作用下，ISAR雷达的一维像受到干扰，无法进行包络对齐，严重地影响了ISAR的成像效果，无法识别目标。

2.3 对相位校正的干扰

ISAR回波信号在通过包络对齐处理后，同一个散射点在不同帧脉冲回波的一维像上的位置基本对齐，但是在通常情况下，精度还不够，还需要进行相位校正，继续消除平动分量对回波相位的影响。目前，常用的相位补偿的方法有多种，包括：多普勒中心跟踪法、相位梯度自聚焦法等。如果ISAR相位校正不准确，也将严重影响其二维成像效果［10］。民航飞机实测数据在相位校正前后的成像效果如图6所示。

从图中可以看出，相位校正对ISAR的二维成像影响很大。实际上，噪声干扰能够对ISAR的相位校正产生很大的影响，噪声信号能够使ISAR无法准确得到相邻单元真实目标回波的相位差别，从而使相位补偿不准确。当目标有强回波点时，回波强度可能大于噪声干扰，将有助于其相位校正。为了破坏相位校正，在每个周期的噪声干扰中随机加入几个强假目标，使假目标强度大于回波强度，并对假目标进行随机相位调制，这将有效地干扰ISAR的相位校正。

图6 相位校正对成像的影响

2.4 其他干扰措施

从干扰方程（1）可以看出，目标回波信号的强弱直接影响着雷达回波信号的强弱，因此通过增加目标的隐身设计，如优化目标的外形、使用吸波涂层、使用非金属复合材料等，降低目标的RCS，可进一步强化干扰信号在正常雷达信号面前的功率优势。

3 结束语

本文根据ISAR成像的数据处理原理和特点，提出了对ISAR成像的综合对抗方法，通过多种干扰措施，力求使ISAR看不见目标、跟不上目标、对不齐回波、成不了二维图像，有效地破坏ISAR雷达对目标的成像，从而使ISAR无法得到清晰准确的目标图像，无法辨认识别目标。

［1］保铮，邢孟道，王彤.雷达成像技术［M］.北京：电子工业出版社，2005.

［2］马骏声.目标识别与GBR地基成像雷达［J］.航天电子对抗，1996（4）：1－5.

［3］张兴敢.逆合成孔径雷达及目标识别［D］.南京：南京航空航天大学，2001.

［4］白雪茹，孙光才，周峰，等.基于旋转角反射器的ISAR干扰新方法［J］.电波科学学报，2008，23（5）：867－872.

［5］崔瑞，薛磊.噪声压制干扰对逆合成孔径雷达成像的影响分析［J］.现代防御技术，2008，36（1）：92－96.

［6］李源，陈惠连.基于图像合成的ISAR欺骗干扰研究［J］.现代雷达，2007，29（3）：56－59.

［7］张煜，杨绍全，郑文秀.对解线调的ISAR的脉冲加权调频干扰［J］.系统工程与电子技术，2008，30（2）：249－252.

［8］祝本玉，薛磊，毕大平.一种有效的逆合成孔径雷达散射波干扰方法［J］.电波科学学报，2011，26（1）：193－199.

［9］郑光勇，李青山，陆洪涛.脉冲截取多假目标干扰仿真分析［J］.火力与指挥控制，2012，37（3）：139－141.

［10］马晓岩.现代雷达信号处理［M］.北京：国防工业出版社，2012.