一种双航InSAR三维欺骗干扰方法技术

本发明专利技术公开了一种双航InSAR三维欺骗干扰方法，包括以下几个步骤：步骤一：获取SAR欺骗干扰在双航干涉过程中产生的干涉相位模型；步骤二：抵消SAR欺骗产生的相位干扰，根据虚假高程设计三维欺骗相位；步骤三：生成带有预先设计虚假相位的干扰机发射信号；步骤四：根据泰勒公式展开将发射信号分解时间相关和时间无关两部分；步骤五：利用卷积方式设计发射信号，实现快速三维欺骗。本发明专利技术不仅可以实现SAR图像的有效欺骗还可以实现干涉相位、高程信息的有效欺骗。

【技术实现步骤摘要】
—种双航I nSAR三维欺骗干扰方法
本专利技术涉及雷达电子对抗
，具体地说，是指一种双航干涉合成孔径雷达(简称InSAR)的快速三维欺骗干扰方法。
技术介绍
InSAR技术主要是利用两部或两部以上SAR获取同一区域的回波信号，成像后经干涉处理得到不同信号之间的相位差，利用相位差和高程信息之间的定量关系来估计场景地形高程信息。因此，InSAR既保持了 SAR的成像特征，又根据其相干特性产生了新的特点。双航InSAR是指雷达通过重复扫描同一区域得到两次回波信号的过程。 目前InSAR及InSAR电子对抗是近年来研究的热点问题之一，然而针对InSAR的电子对抗主要集中在压制干扰，没有关于三维欺骗干扰的相关研究。要深入探索InSAR的干扰性能并实现InSAR三维欺骗，首先有必要从SAR欺骗干扰方法着手展开研究，通过分析SAR欺骗干扰方法对InSAR的影响，寻找其在成像、相关配准以及解缠过程中的薄弱点，最后达到有效欺骗InSAR以及实现虚假三维立体目标的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现双航InSAR快速的三维立体目标欺骗，通过分析SAR欺骗干扰和双航干涉的基本原理，得到SAR欺骗干扰产生的干涉相位模型，另一方面根据需要产生的虚假立体目标高程信息设计欺骗干涉相位并抵消SAR欺骗产生的相位差，从而得到干扰机产生的带有虚假相位的发射信号。为了进一步提高干扰机的运算速率与信号处理能力，利用泰勒公式展开将发射信号分解为时间相关和时间无关两部分信号，通过瞬时卷积转发的方式实现一种快速双航InSAR三维欺骗干扰方法。 ，包括以下几个步骤: 步骤一:获取SAR欺骗干扰在双航干涉过程中产生的干涉相位模型； 步骤二:抵消SAR欺骗产生的相位干扰，根据虚假高程设计三维欺骗相位； 步骤三:生成带有预先设计虚假相位的干扰机发射信号； 步骤四:根据泰勒公式展开将发射信号分解时间相关和时间无关两部分； 步骤五:利用卷积方式设计发射信号，实现快速三维欺骗。 本专利技术的优点在于: (I)本专利技术提出了一种全新的双航InSAR三维欺骗干扰方法。在此之前，关于InSAR的电子对抗只集中在压制干扰，没有人做过双航InSAR三维欺骗干扰的研究工作。因此，本专利技术为电子对抗领域中双航InSAR干扰提供了一种新的途径。 (2)本专利技术不仅可以实现SAR图像的有效欺骗还可以实现干涉相位、高程信息的有效欺骗； (3)本专利技术中利用泰勒展开公式将干扰机发射信号分成时间无关和时间相关两部分，通过瞬时卷积的方式实现快速三维欺骗。 【附图说明】 图1是本专利技术的方法流程图； 图2是本专利技术中实施电子对抗的双航InSAR干扰场景； 图3是本专利技术中未加干扰时的天线回波信号； 图4是本专利技术中实施示例生成的原始SAR图像； 图5是本专利技术中实施不例生成的SAR欺骗场景； 图6是本专利技术中加入SAR欺骗干扰后的主图像； 图7是本专利技术中带SAR欺骗干扰的双航InSAR干涉相位图； 图8是本专利技术中加入InSAR三维欺骗干扰后的主图像； 图9是本专利技术中带InSAR欺骗干扰的干涉相位图； 图10是本专利技术中相位滤波后的干涉相位图； 图11是本专利技术中对滤波后的干涉相位进行相位解缠的结果； 图12是本专利技术中经过高程反演得到的数字高程信息。 【具体实施方式】 下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 本专利技术是一种快速的双航InSAR三维欺骗干扰方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤: 步骤一、获取SAR欺骗干扰在双航干涉过程中产生的干涉相位模型。 通过布置干扰场景，预设InSAR系统、干扰机以及干扰目标的场景位置，建立干扰机发射信号及InSAR系统接收信号模型。研究常规SAR欺骗干扰在InSAR系统两次经过时产生的回波模型、成像模型，进一步分析该干扰在干涉过程中产生的相位模型。 设双航InSAR天线发射信号为S(l(t。ta)，当InSAR系统第一次经过被保护场景时干扰机到InSAR传感器的瞬时位置为Rn^ta)。干扰机接收到来自InSAR系统的发射信号为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速的双航InSAR三维欺骗干扰方法，包括以下几个步骤：步骤一、获取SAR欺骗干扰在双航干涉过程中产生的干涉相位模型；设双航InSAR天线发射信号为s0(tr,ta)，当InSAR系统第一次经过被保护场景时干扰机到InSAR传感器的瞬时位置为Rmj(ta)；干扰机接收到来自InSAR系统的发射信号为：J0(tr,ta)=s0(tr,ta)⊗δ(tr-Rmj(ta)c)---(1)]]>其中：ta为方位向时间(慢时间)，tr为距离向时间(快时间)，c为光速，δ为单位脉冲函数，代表卷积处理；干扰机将接收到的SAR信号延迟Δτ(ta)瞬时转发给InSAR系统，InSAR系统接收到来自干扰机的被保护目标的信号为：JM(tr,ta)=GJ0(tr,ta)⊗σ(x,y)δ(tr-Δτ(ta)-Rmj(ta)c)=Gσ(x,y)s0(tr,ta)⊗δ(tr-2Rm(ta)c)---(2)]]>其中：G为干扰机产生的增益，σ(x,y)为虚假点目标的后向散射系数，Rm(ta)为InSAR传感器到被保护目标的瞬时斜距；因此，根据式(2)得到干扰机产生的延时为：Δτ(ta)=2(Rm(ta)-Rmj(ta))c---(3)]]>同理，当InSAR系统第二次经过被干扰场景时，InSAR系统接收到该点的干扰信号为：JS(tr,ta)=Gσ(x,y)s0(tr,ta)⊗δ(tr-2Rs(ta)c)---(4)]]>其中：Rs(ta)为InSAR第二次经过时传感器到被保护目标的瞬时斜距；将InSAR系统两次接收到的干扰信号(2)和(4)随同原始回波信号作成像处理可得成像后的欺骗干扰分别为：JM_out(tr,ta)=GAσ(x,y)sinc(tr-2RMc)sinc(ta-t0)exp(-j4πλRM)---(5)]]>JS_out(tr,ta)≈GAσ(x,y)sinc(tr-2Rsc)sinc(ta-t0)exp(-j4πλRS)---(6)]]>其中：A为成像产生的压缩增益，sinc(·)为辛格函数，RM和RS为对应Rm(ta)和Rs(ta)的最短斜距，t0为场景中心时刻，λ为SAR信号波长，π为圆周率，j代表复数虚部；获取SAR欺骗干扰产生的干涉相位模型为：Δφ=-4πλ(RM-RS)≈4πBtan(α+θ)λ---(7)]]>其中，B为InSAR基线，tan(·)为正切函数，α为基线倾角，θ与InSAR和被保护场景的相对位置有关；步骤二、抵消SAR欺骗产生的相位干扰，根据虚假高程设计三维欺骗相位；(1)、抵消原干扰相位消除步骤一中干扰产生的相位差Δφ；(2)、设计三维欺骗相位首先，根据InSAR系统与被保护场景的地理几何关系设置虚假场景的高程信息；其次，通过干涉原理计算虚假场景中每一点对应的干涉相位Δφdeception(x,y)；所以干扰机发射信号时需要乘以的总欺骗相位为：Δφfalse(x,y)=4πλ(RM-RS)+Δφdeception(x,y)---(8)]]>步骤三：生成带有欺骗相位的干扰机发射信号；改进后的发射信号表示为：JR_M(tr,ta)=GJ0(tr,ta)⊗σ(x,y)δ(tr-Δτ(ta))·exp(jΔφfalse(x,y))---(9)]]>当InSAR系统第二次经过被保护场景时，未作改进的干扰机发射信号表示为：JR_S(tr,ta)=GJ0'(tr,ta)⊗σ(x,y)δ(tr-Δτ'(ta))---(10)]]>其中，J0′(tr,ta)为InSAR系统第二次经过时干扰机的接收信号，Δτ′(ta)为本次对应的发射信号延时；步骤四：根据泰勒公式展开将发射信号分成时间相关和时间无关两部分；首先将发射的干扰信号进行距离向傅里叶变换，JR_M(tr,ta)经过距离向FFT变换为：JR_M(fr,ta)＝Gσ(x,y)J0(fr,ta)exp(‑j2πfrΔτ(ta))·exp(jΔφfalse(x,y))    (11)其中：J0(fr,ta)为J0(tr,ta)经过距离向FFT后的结果，fr代表距离向信号频率；...

【技术特征摘要】
1.一种快速的双航InSAR三维欺骗干扰方法，包括以下几个步骤: 步骤一、获取SAR欺骗干扰在双航干涉过程中产生的干涉相位模型； 设双航InSAR天线发射信号为Stl (t ta)，当InSAR系统第一次经过被保护场景时干扰机到InSAR传感器的瞬时位置为Rn^ta);干扰机接收到来自InSAR系统的发射信号为:其中:ta为方位向时间(慢时间)，tr为距离向时间(快时间)，c为光速，δ为单位脉冲函数，?代表卷积处理；干扰机将接收到的SAR信号延迟Λ τ (ta)瞬时转发给InSAR系统，InSAR系统接收到来自干扰机的被保护目标的信号为:其中:G为干扰机产生的增益，σ (x，y)为虚假点目标的后向散射系数,Rm(ta)为InSAR传感器到被保护目标的瞬时斜距；因此，根据式(2)得到干扰机产生的延时为:同理，当InSAR系统第二次经过被干扰场景时，InSAR系统接收到该点的干扰信号为:其中:Rs(ta)为InSAR第二次经过时传感器到被保护目标的瞬时斜距； 将InSAR系统两次接收到的干扰信号(2)和(4)随同原始回波信号作成像处理可得成像后的欺骗干扰分别为:其中:A为成像产生的压缩增益，sine (.)为辛格函数，Rs^PRs为对应Rm(ta)和Rs(ta)的最短斜距，t0为场景中心时刻，λ为SAR信号波长，π为圆周率，j代表复数虚部； 获取SAR欺骗干扰产生的干涉相位模型为:..Απ /? s.ΑπΒ tan(6ir + θ)其中，B为InSAR基线，tan(.)为正切函数，α为基线倾角，Θ与InSAR和被保护场景的相对位置有关； 步骤二、抵消SAR欺骗产生的相位干扰，根据虚假高程设计三维欺骗相位； (I)、抵消原干扰相位 消除步骤一中干扰产生的相位差Λ φ ；(2)、设计三维欺骗相位 首先，根据InSAR系统与被保护场景的地理几何关系设置虚假场景的高程信息；其次，通过干涉原理计算虚假场景中每一点对应的干涉相位Λ ΦΜοη(χ, y)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐华平，武哲峰，李景文，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11