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1、书书书收稿日期：；修回。作者简介：刘勇（），男，博士，研究方向为雷达信号处理。欺骗干扰效果评估方法研究刘勇，刘雪梅，王同权，林青松，汪大鹏（航天飞行器生存技术与效能评估实验室，北京 ）摘要：逆合成孔径雷达（）能够获取运动目标的一维像和二维像，利用宽带特征识别出真实空间目标。宽带成像欺骗干扰是对抗 雷达目标识别的有效措施。构建了基于目标结构特征的 欺骗干扰效果评估体系，提出了相应的干扰效果评估准则，研究了 欺骗干扰效果评估方法。利用仿真评估软件进行仿真分析，验证了评估方法的合理性。关键词：雷达；欺骗干扰；效果评估中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；引言逆合成孔径雷达（）能获取空间运动目标的一
2、维和二维距离像，主要可用于监视近太空空间，对空间目标群进行搜索、截获、精确跟踪和识别，区分真假目标，已成为美国导弹防御系统中的核心传感器。而宽带成像干扰则是对抗 雷达目标识别的有效手段之一。特别是 欺骗干扰，通过产生大量虚假像，能够掩盖真实目标，消耗雷达识别资源，起到以假乱真的干扰效果。文献 提出了基于图像质量的干扰效果评估方法和基于干扰前后图像对比的干扰效果评估方法。然而，当前的 干扰效果评估方法大多数是针对压制式干扰提出的，针对欺骗式干扰效果评估的研究还很少。为此，本文研究了基于目标结构特征的 欺骗干扰效果评估方法及欺骗干扰有效性判定准则，并利用仿真评估软件进行试验分析，验证了方法的合理性
3、。欺骗干扰评估参数 雷达采用宽带信号，并采用脉冲压缩和合成孔径处理技术，能够获取运动目标的高分辨一维像和二维像，从而提取出目标精细的结构特征信息，如长度、面积、尺寸等。径向距离分辨率取决于信号带宽，即：（）（）式中，。根 据 参 考 文 献 ，波 段 雷达的信号带宽能达到 ，径向距离分辨率理论值为 。当采用合成孔径处理技术得到横向高分辨时，横向分辨率与成像积累角度有关，即：（）（）式中，是波长，大小与具体战情、观测时间等因素有关。为定量评估成像欺骗干扰对 雷达的干扰效果，下面给出几类基于目标结构信息的 欺骗干扰评估参数，以此提出干扰有效性的判定准则。第 卷第欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟
4、欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟期航天电子对抗航天电子对抗 （）一维像评估参数当雷达采用宽带信号照射目标时，径向距离分辨率小于目标尺寸，目标呈现出一维距离像特征。由一维像可提取目标径向长度等物理结构参数，具体有：）目标径向长度由目标一维像占据的分辨单元数目，可提取出径向长度信息。记在某次观测中得到的目标一维像为（），为距离单元序号，则由此提取的目标径向长度为：（）（）（）式中，是径向距离分辨率，是门阀值。门阀值的确定方法有：基于噪声电平的门限估计方法，基于归一 化 阈 值 的 门 限 估 计 方 法 及 自 适 应 门 限 估 计方法 。设在整个雷达观测时间
5、段内共得到个目标一维距离像，提取的目标径向长度序列记为（），。）径向长度起伏极差对于空间动态目标，雷达与目标之间的观测视线角是时刻变化的，因此由一维像提取的目标径向长度序列也将是时变的。设在连续时间内，提取的径向长度序列为（），则径向长度起伏极差定义为：（）（）（）径向长度起伏周期进动、自旋等周期运动是空间动态目标的主要特征之一。这些周期运动将使雷达视线角发生周期变化，从而使径向长度呈现出周期性起伏规律。由径向长度序列为（）（，），提取出的径向长度起伏周期为，提取算法有：一维像序列相关系数法、平均幅度差函数法、一维像倒谱方法等。二维像评估参数与一维像相比，由目标二维像可提取出更加稳健的结构信息
6、。由目标 像在成像平面内所占区域，可以提取出目标长度、宽度、面积等几何尺寸信息，同时，利用一段连续时间内的 图像序列可提取出目标相对姿态信息。某目标 像示意图 如图所示。在 图像中，通过设置一定的门限值，可提取出目标区域，由其在距离向和方位向所占分辨单元的范围，可提取出目标长度、宽度、面积等结构信息，具体如下：图某目标 像示意图）目标尺寸参数设 雷达的径向、方位向分辨率分别为、，在成像平面内目标 像在距离向、方位向所占的分辨单位数目分别为、，则由此提取的目标径向和方位向长度分别为：（）定义由、提取的目标总长度信息为 （），目标体态比参数为 。同时，目标 图像面积也是一个重要结构特征参数，具体可
7、用 图像在成像平面内所占的分辨单元数量来表示，即：（）特征起伏参数在一段连续观测时间内，得到目标的 像序列，由此可提取出目标尺寸、体态比及图像面积序列，即 （）、（）及 （），。这些量的均值、方差及极差均可作为干扰效果评估参数。例如，由长度序列 （），提取的均值、方差、极差参数分别为：，（），（），），（）（）（）同理，可以提取出形态比、面积的均值、方差、极差等 参 数，分 别 记 作 ，、，、，、，、，。干扰有效性判定准则利用以上提取出的目标结构特征参数，进行欺骗干扰有效性判定，判定准则归纳如下：）目标尺寸判别假定真实目标的长度在 之间，成像区 （）刘勇，等：欺骗干扰效果评估方法研究间的雷达
8、视线角在范围内，则由一维像提取的径向长度在 （）（）之间。同理，在二维 成像平面内，真实目标的长度、体态比及面积参数也在一定合理范围之内。如果由干扰机产生的虚假一维像二维像提取的目标几何特征量超出了设定的合理范围，则应判定干扰无效。具体为：对于由一维像提取的径向长度特征，设定径向长度范围为 ，若满足 （），则判定为干扰有效，否则判定为干扰无效。设由 像提取的目标长度、体态比及面积范围分别为 ，及 ，若 提 取 的 特 征 参 量 （）、（）及 （）满 足 ，（），（），及 ，（），则判定为干扰有效，否则判定为干扰无效。）特征量起伏判别受控制力矩作用影响，真实目标在飞行过程中具有姿态稳定特性，由
9、一维像、二维像提取的特征量在观测时间内起伏较小 ，而干扰机产生的欺骗干扰特征量可能起伏较大。利用该特性可进行干扰有效性判别。选取特征量极差作为判别量，即径向长度极差 、长度极差 ，、形态比极差及面积极差，分别设置起伏门限值，若欺骗干扰的极差值大于对应门限值，则判定为干扰有效，否则判定为干扰无效。）微运动参数判别微动特性近年来被认为是识别空间真假目标的有效特征，为保持目标的姿态稳定，高速运动的惯性目标存在明显的进动和自旋，而欺骗干扰可能不存在该特征或进动周期不在合理范围内。设定进动周期范围为 ，若由径向投影长度提取的进动周期在该范围内，则判定为干扰有效；否则，若进动周期将不在此范围之内，即 、，
10、则判定为干扰无效。仿真试验分析 仿真评估软件设计为验证评估准则的有效性，设计了 欺骗干扰效果评估软件。整个仿真评估软件包括：参数设置模块、数据生成模块、成像处理模块、特征提取模块、效果评估模块及界面显示模块，如图所示。图干扰效果仿真评估软件）参数设置模块实现仿真软件所需参数的设定及读入，包括：运动参数（轨道数据、微运动参数）、雷达参数（雷达部署位置、信号参数）、干扰参数等。）数据生成模块根据设置的目标运动参数、干扰参数及雷达参数，仿真产生目标的动态宽带回波以及欺骗干扰信号。）成像处理模块对仿真生成的目标回波、干扰数据进行处理，得到目标干扰的一维像、二维像。）特征提取模块对一维像、二维像进行处理
11、，提取其长度、体态比、面积、起伏、微动等判别特征参数，同时，支持半实物数据或实测数据的读入。）效果评估模块按判定准则，对特征量进行分析，实现干扰效果评估，并推演出对作战雷达的干扰效果。）显示界面模块用于直观显示目标干扰一维像、二维像及特征提取的处理结果。试验结果分析根据雷达部署位置以及雷达性能参数，可以求解出雷达对目标的连续探测跟踪情况。设在一定仿真参数设定下，雷达在目标飞行时捕获目标，而在时刻丢失目标，连续观测时间为。如果取目标对称轴方向与速度方向一致，则仿真得到雷达视线角，如图（）所示。其中成像观测区间如图中的 段，对应的时间段为。同时，为模拟空间动态目标的微 运 动（进 动）特 性，对
12、雷 达 视 线 角 进 行 如 下调制：（）（）（）式中，为进动角，为原雷达视线角，为进动频率，。仿真中取进动角为，进动频率为，加微运航天电子对抗 （）动调制后的雷达视线角如图（）所示。图仿真产生的雷达视线角目标宽带散射数据采用某目标的暗室测量数据，测量频率范围 ，带宽 ，对应的径向距离分辨率为 。由一维像提取的目标径向长度序列如图（）所示。在观测区间内，径向长度呈现出一定的周期起伏特性，径向长度的均值在个分辨单元，最大值为 个分辨单元，而最小值约 个分辨单元。长度序列频谱分析结果如图（）所示。提取的进动频率结果约为，与仿真设置值一致。图某目标的一维像特征仿真结果按一定尺寸产生假目标干扰信号，
13、经雷达接收处理后得到干扰一维像和二维像。在某一成像角度下，由 次观测得到一维像，由此提取的径向长度序列如图（）所示。若距离分辨单元为，则径向长度均值约为 ，长度极差约为 。同理，可在二维成像平面内提取出目标 像区域，如图（）图干扰假目标的特征提取结果所示。如果径向分辨率为，横向（方位）分辨率为，则提取的干扰目标径向长度约为 ，横向长度约 ，总长度为（）（），面积为 ，体态比为 。由试验结果分析可见，由雷达一维像、二维像提取目标几何特征参数，能够反映出真实目标、欺骗干扰之间的特征差异，是定量评估宽带欺骗干扰的有效方法。结束语宽带欺骗干扰是对抗 雷达目标识别过程的有效方法，为评估 欺骗干扰有效性，
14、研究了基于目标结构特征的评估准则与方法，并利用仿真评估软件进行了仿真试验分析，验证了相关方法的合理性。同时，为进一步提高 欺骗干扰效能，需要开展跟踪欺骗干扰与成像欺骗干扰的联合实现技术研究，并开展干扰效果模糊综合判据的评估方法研究。参考文献：周万幸弹道导弹雷达目标识别技术北京：电子工业出版社，冯德军，王雪松，等空间目标 成像与识别对抗研究系统工程与电子技术，（）：李源，刘建新，等逆合成孔径雷达的干扰仿真电子科技大学学报，（）：张煜，董春曦，等对解线调处理的 相干干扰技术电子学报，（）：周云生，苏东林，等 成像雷达假目标回波构建方法研究遥测遥控，（）：，祝本玉，薛磊，毕大平基于合成等效微动点的 干扰新方法 ，（）：李源，陈惠连 基于图像合成的 欺骗干扰研究现代雷达，（）：，李松，何劲，等 基于微多普勒效应的 成像干扰新方法宇航学报，（）：贺飞扬，杜琨 干扰及干扰效果评估技术 航天电子对抗，（）：史军军，薛磊一种新的 干扰效果评估指标中国电子科学研究院学报，（）：刘红娅，贾鑫基于目标跟踪识别的 干扰效果评估 运筹与管理，（）：冯德军 弹道中段目标雷达识别与评估研究 长沙：国防科技大学研究生院，袁仕继基于宽带信息的中段弹道目标特征提取方法研究 长沙：国防科技大学研究生院，