SAR-GMTI 干扰技术综述

降佳伟，吴彦鸿，王宏艳

(装备学院 a.研究生管理大队; b.光电装备系; c.信息装备系，北京 101416)

合成孔径雷达地面运动目标指示(Synthetic Aperture Radar Ground Moving target indication，简称SAR-GMTI)技术在海湾战争中为美军提供了大量的地面信息，展现了其优秀的地面动目标检测能力［1］，与此同时，世界各国也相继开展了对SAR-GMTI 的研究，取得了大量的研究成果。但日渐成熟的SAR-GMTI 技术对地面运动目标构成了巨大的潜在威胁，有效的SAR-GMTI 干扰技术已成为雷达干扰技术研究中的一项重要组成部分。本文从现有SAR-GMTI 干扰技术着手，对其进行干扰分类，首先厘清现有干扰之间的关系，之后对不同类型的干扰技术进行分析，最后对干扰技术进行梳理和总结，并分析干扰技术的发展趋势。

1 干扰分类

雷达干扰分类有助于寻找不同干扰之间的共性，有助于为研究新型干扰技术提供一定的依据。现有的SAR-GMTI干扰技术可从多个角度进行分类，如能量来源角度、相干性角度、干扰路径角度、产生原理角度等，如图1 所示，本文将着重介绍红色字体的干扰类型。

图1 SAR-GMTI 干扰技术分类

2 SAR-GMTI 干扰

2.1 运动调制干扰

以往针对静止目标的干扰措施，如静止虚假目标干扰，静止虚假场景干扰等，无法有效干扰SAR-GMTI，针对这种情况，提出了运动调制干扰技术［2］。因为运动调制干扰信号包含运动信息，所以SAR-GMTI 无法将其完全对消，因此运动调制可以有效干扰SAR-GMTI。

匀速运动作为最为常见的运动形式之一，用作调制欺骗式干扰，是非常有价值的［3］。下文以匀速运动调制干扰为例，对运动调制干扰的原理进行简要说明。

设雷达发射线性调频信号，对雷达回波信号进行去载频处理后为

由于目标是匀速运动的，因此R匀速(ts)与R静止(ts)不同。将R匀速(ts)带入雷达回波中，经整理可得［4］

由式(2)可以得到匀速运动调制干扰的表达式为

此干扰信号经SAR 接收处理后，产生一个具有匀速运动特性的虚假目标，用以干扰敌方雷达和迷惑判读人员。

根据上述方法，将运动形式扩展，还可以得到匀加速运动调制干扰［5］;基于微动特性的干扰也可以认为是一种特殊运动形式的运动调制干扰，由此可以得到基于旋转的微动特性调制干扰［6-7］。运动调制干扰形成的虚假运动目标较少且具富有规律，可能被敌方有经验的判读人员识别并用某些手段剔除，更为有效的办法是产生大量的虚假运动目标或者虚假运动场景［8］，形成对重要目标的覆盖，干扰敌方检测真实运动目标，从而达到干扰效果。本质上讲，虚假运动场景调制干扰可以认为是大量的运动假目标调制干扰的综合效果。

图2 中，设置了10 个匀速运动的虚假目标。图3 中虚假目标为匀加速运动调制干扰。图4 中虚假目标为微动调制干扰。图5 中干扰为匀速虚假场景干扰。

图2 匀速运动调制干扰

图3 匀加速运动调制干扰

图4 微动调制干扰

图5 匀速虚假场景干扰

表1 中列出了4 种运动调制干扰信号。运动调制干扰形式较为多样，除上述运动形式外，还可以调制简谐运动、圆周运动、曲线运动等形式，产生更为复杂多样的干扰形式。

由上述分析可知，运动调制干扰可以生成多种形式的运动调制干扰，干扰形式丰富多样，干扰效果较为逼真;由于是对接收到的雷达信号进行调制，所以运动调制干扰为相干干扰，所以运动调制干扰对于干扰功率的要求较低，因此，运动调制干扰可以有效干扰SAR-GMTI。

由分析可知，运动调制干扰只能在方位向产生干扰效果;除虚假场景干扰外，其他几种干扰方式产生的虚假目标个数较少，且有规律可循，可能被敌方利用先验知识加以剔除。

表1 4 种运动调制干扰的对比

2.2 移频干扰

由于线性调频(linear frequency modulation，LFM)信号存在时频耦合特性，基于此点，可以对SAR 进行移频干扰［9］。

移频后，经过距离向脉压后，峰值位置的变化量为［10］

若保留方位向相干性，进行距离多普勒(range-doppler，RD)算法二维脉压处理之后，可得移频干扰信号为

根据移频量的不同可将移频干扰分为固定移频干扰、随机移频干扰、步进移频干扰、分段移频干扰等形式，如表2所示。

移频量的不同决定了峰值位置的不同，因而决定了不同的干扰效果，如表2 所示。由于存在移频量，因此距离向不能完全匹配，假目标峰值位置存在偏移，主峰展宽，降低了距离向分辨率。随着fd(ts)的增大，假目标失配情况越严重，峰值偏移量也越大，主峰展宽越宽。

如图6 所示为保留方位向相干性的固定移频干扰;图7为不保留方位向相干性的固定移频干扰;图8 为随机移频干扰;图9 为步进移频干扰;图10 为分段移频干扰。

图6 保留方位向相干性的固定移频干扰

图7 不保留方位向相干性的固定移频干扰

图8 随机移频干扰

图9 步进移频干扰

图10 分段移频干扰

若保留方位向相干性，则干扰信号在方位向进行相干处理，能量集中到一点，方位向干扰效果为点目标;若不保留方位向相干性，则干扰信号在方位向进行非相干处理，能量不能集中，分散到一条直线上，方位向上干扰结果为一条直线。

正弦/锯齿波调制干扰可以看作是一种特殊的移频干扰，移频量服从正弦/锯齿波函数分布［11-12］。

上述移频干扰均在距离向进行移频，只能在距离向产生干扰效果，若要在方位向产生干扰效果，通过对方位向的等效LFM 信号进行移频处理，实现方位向的干扰。因此，方位向多普勒调制可以看作是一种不同方向的移频干扰，即方位向慢时间域的移频干扰［13］。

移频干扰是将接收到的雷达信号按照不同方式进行移频处理，因此移频干扰是一种相干干扰，可以有效地降低对干扰机功率的要求。根据移频手段的不同，可以产生多种不同的干扰效果，并且与运动调制干扰配合使用可以解决运动调制干扰无法在距离向产生干扰效果的不足。但是移频量和峰值位置的偏移量之间存在一定的规律，有可能被用来雷达抗干扰。而且在单独使用移频干扰时，移频干扰生成的假目标的运动特性不真实，容易通过计算被识别并对干扰信号加以剔除［14］。

Research on the Creation of Live Tour Guide Commentary from the Perspective of Skills Competition____________________________________WANG Junlei 83

表2 4 种移频干扰的对比

2.3 灵巧干扰

1999年首次提出“灵巧噪声干扰”的概念，随后不断发展成熟。灵巧干扰通过卷积或者乘积等手段生成，式(6)为灵巧噪声干扰的一种表达式

灵巧噪声的灵巧来可以理解为: 利用DDS 或者DRFM中的雷达信号，通过卷积或乘积等手段与干扰信号进行调制，生成不同形式的干扰信号，如灵巧噪声干扰和灵巧假目标干扰等［15］，并且干扰信号能够自动瞄准雷达信号，获得匹配处理增益，并且干扰效果多种多样［16］。如图11 为灵巧噪声干扰。

图11 灵巧噪声干扰

2.4 间歇采样转发干扰

进行相干干扰时，为了获得雷达信号，需对接收的宽带雷达信号进行高速采样并转发出去，然而工程实践中面临着高速采样和天线收发隔离这两大问题。为了解决这个问题，提出间歇采样转发干扰［17］。

其算法原理如下:

设采样信号为矩形包络脉冲串，形式如下

采样信号经傅里叶变换之后为

其中an=τfs·sinc(πnfsτ)，当Ts=2τ 时p(t)为方波脉冲串，其偶次分量谐波为0，奇次分量谐波随着n 的增大而减小。

设信号为x(t)，用p(t)进行采样，采样后的信号为xs(t)，则xs(t)=x(t)·p(t)，经傅里叶变换后为Xs(f)=X(f)* P(f)，将上式带入可得可知Xs(f)的结果为X(f)的周期延拓并用an进行加权。

设雷达的匹配滤波器为h(t)=x*(τ -t)，令τ =0，则h(t)=x*(-t)，其傅里叶变换为H(f)=X*(f)，雷达回波经匹配滤波后输出为ys(t)=xs(t)* h(t)，其频域表示为

从式(9)可知，ys(t)为多个不同移频量输出的加权和。如图12 为间歇采样转发干扰的效果图。

图12 间歇采样转发干扰

对间歇采样转发干扰进行深入分析可知:①当采样率fs足够高时，干扰信号与真实目标回波相同，仅存在一个系数τfs的差别;②当多普勒移频量为正时，输出最大值超前于目标，并且正比于ξn，多普勒移频量为负值时，输出最大值滞后于目标，并且正比于ξn。

本质上讲，降低采样率，根据奈奎斯特采样定律可知，使得频域出现混叠，相当于进行了移频叠加，因此可以产生一串点目标。解决高速采样和天线收发隔离问题，表明间歇采样转发干扰是一种有效的干扰方式［18］。

2.5 非相干干扰

非相干干扰与雷达信号没有相干性，常见的非相干干扰如射频噪声干扰、噪声调幅干扰、噪声调频干扰等，是通用性很强的干扰措施。因为雷达内部存在噪声，而非相干干扰与噪声相似，雷达很难将非相干干扰完全去除，因此非相干干扰可以用来干扰SAR-GMTI。

从图13 中可以看出，当干信比为30 dB 时，干扰效果一般，所以非相干干扰对于干扰机功率要求较高，但是非相干干扰对于雷达信号的信息需求较少，干扰生成简单，易于实现，操作简单，并且对大部分体制的雷达均有效果，所以一直被广泛应用［19］。

2.6 无源干扰

针对SAR-GMTI 的无源干扰的思路比较简单，一般是通过箔条、角反射器等散射体，布置在待保护目标的上空或周围，模拟真实运动情况如匀速运动、匀速转动等形式，使得雷达回波具有运动目标特性，从而实现对SAR-GMTI 的有效干扰［20］。无源干扰不需要了解雷达信息，只需要知道待保护目标的位置及尺寸等信息即可，并且无源干扰物制备简单，成本低廉，使用方便，散射系数较强，干扰效果较明显。但是无源干扰物的使用在时空上有一定的限制［3］。

2.7 散射波干扰

散射波干扰将接收到的雷达信号经过转发照射在一定的区域，干扰信号经该区域散射后可以进入雷达，对雷达形式干扰效果。点目标散射波仿真如图14 所示。

图14 散射波干扰

散射波干扰是由真实地物散射得到的，因此干扰效果比较逼真，能够起到欺骗的作用; 并且由于干扰机不直接干扰雷达，因此对于干扰机位置的侦查较难，相对于直达波干扰，散射波干扰有利于保护干扰机［21］。

散射波干扰由于改变了雷达信号的传播路径，相当于引入了一定的调制信息，能够起到干扰效果，并且当干扰机运动时，或者所照射地物运动时，散射波干扰包含了运动信息，因此能够有效干扰 SAR-GMTI，是一种有效的干扰方式［22-23］。

3 SAR-GMTI 干扰总结及发展趋势

对于雷达干扰，从能量来源角度可以分为有源干扰和无源干扰。其中有源干扰又可以从相干性角度分为非相干干扰和相干干扰。相干干扰从干扰路径的角度又可以分为直达波干扰和散射波干扰。其中直达波干扰根据干扰特点及生成方法的不同又可以分为运动调制干扰、移频干扰、灵巧干扰和间歇采样转发干扰等。

上述4 种干扰的关系如下:以往的静止干扰对SAR-GMTI 的干扰效果并不理想，根据SAR-GMTI 检测并识别运动目标这一特点，提出具有运动目标特性的运动调制干扰; 由于运动调制干扰只能在方位向产生干扰效果，为了扩展干扰区域，提出了移频干扰和方位向多普勒调制干扰; 为了丰富干扰效果，增强压制效果，提出了灵巧干扰;为了解决宽带雷达信号的高速采样和天线收发隔离等问题，提出间歇采样转发干扰。

不同干扰具有不同的特点，现代电子对抗中，往往很少单独使用一种类型的干扰，而是多种类型干扰共同使用，对不足进行互补，同时还可以产生更多更复杂的干扰样式，达到更好的干扰效果。

几种干扰的关系如图15 所示。

根据上文的对各种干扰的介绍以及文献［24］中得出的结论可知，SAR-GMTI 干扰的发展趋势如下:

1)利用干扰与雷达信号的相干性，有效降低对干扰功率的需求，同时可以降低干扰设备的体积、质量等，有利于设备的小型化，因此，干扰技术将由非相干干扰向相干干扰发展。

2)越来越多的SAR 将具备GMTI 工作模式，以往针对静止目标的干扰技术对于运动目标的保护能力将大打折扣，而包含运动信息的干扰将能够给运动目标及重要场景提供有力的支持和保护，因此，干扰技术将从静止目标干扰向运动目标干扰发展。

3)在电子对抗中，随着抗干扰技术的发展，单独使用一种干扰技术或者一种干扰手段往往已不能达到良好的干扰效果，需要配合使用多种干扰技术以及干扰手段来达到预期的干扰目的，因此，干扰技术将从单一干扰向多种复合干扰发展。

图15 干扰关系

4 结束语

SAR-GMTI 技术的不断发展使得SAR-GMTI 的干扰技术也在不断发展。本文总结了当前几种主要的SAR-GMTI 干扰技术，从原理角度对其进行分析和梳理，分析并得出了干扰技术将向着相干干扰、运动干扰、复合干扰方向发展，对进一步研究SAR-GMTI 干扰技术有一定的参考意义。

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