一种FMCW-SAR干扰方法、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及调频连续波雷达干扰技术领域，尤其涉及一种FMCW-SAR干扰方法、电子设备和存储介质。

背景技术

传统干扰方法采用超外差结构对雷达射频信号进行接收，即将雷达发射的信号与一固定频率的本振信号进行混频，由此得到的中频信号仍具有很高的频率和很大的带宽，要实现该中频信号的采样、调制和干扰基带波形产生，需要高速的模数转换器、处理器和数模转换器，一方面成本较高，另一方面较难实现。并且随着各波段FMCW-SAR的带宽越来越大，现有干扰方法实现对FMCW-SAR的干扰成本和难度也越来越高。因此，目前迫切需要一种低成本易于实现的干扰方法。

发明内容

本公开的目的是为了克服或部分克服上述技术问题，提供一种FMCW-SAR干扰方法、电子设备和存储介质，能够显著降低FMCW-SAR（Frequency Modulation ContinuousWave - Synthetic Aperture Radar，调频连续波合成孔径雷达）的干扰成本。

第一方面，本公开提供一种FMCW-SAR干扰方法，包括：

接收FMCW-SAR射频信号；

对所述射频信号与本振信号进行解线性调频（Dechirp）处理得到窄带中频信号；所述本振信号与所述射频信号同频；

对所述窄带中频信号进行模数转换得到量化的数字信号；

对所述量化的数字信号进行数字干扰调制，得到叠加干扰的数字信号；

对所述叠加干扰的数字信号进行数模转换，得到模拟基带干扰信号；

将所述模拟基带信号与所述本振信号进行混频，得到干扰信号；

对所述干扰信号经功率放大后发射。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述本振信号比所述射频信号中心频率固定高出

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述干扰调制为乘积干扰调制，以降低调制处理器压力及成本。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述FMCW-SAR干扰方法还包括同步的步骤，以使所述本振信号的产生和所述干扰调制在收到所述射频信号时工作，没有所述射频信号时不工作，避免镜像信号暴露干扰方的干扰意图。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述同步由同步信号控制，所述同步信号为基于所述射频信号产生的上升沿，在该上升沿进行所述数字干扰调制，以及产生所述本振信号，以降低同步难度。

第二方面，本公开提供一种电子设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现第一方面所述的方法。

第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

本公开提供的方法，通过创新干扰体制设计，在雷达干扰中使用Dechirp接收模式，即将与FMCW-SAR发射频率相同的本振信号与接收回波进行混频，将数G赫兹带宽的雷达射频信号转化为窄带中频信号，对该信号的后续模数转换、干扰信号调制处理以及数模转换可以极大降低采样、处理速度的压力，从而降低ADC、干扰信号调制处理器和DAC的实现难度以及成本。进一步的，通过使本振信号固定高于接收回波中心频率

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种FMCW-SAR干扰方法示意图；

图2为本公开实施例提供的又一种FMCW-SAR干扰方法示意图；

图3为本公开实施例提供的再一种FMCW-SAR干扰方法示意图；

图4为本公开实施例提供的干扰成像区域示意图；

图5为本公开实施例提供的一种针对宽带FMCW-SAR的干扰原理示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

传统干扰机采用超外差结构对雷达射频信号进行接收，即将雷达发射的信号与一固定频率的本振信号进行混频，由此得到的中频信号仍具有很高的频率和很大的带宽，要实现该中频信号的采样、调制和干扰基带波形产生，需要高速的模数转换器、处理器和数模转换器。随着各波段FMCW-SAR的带宽越来越大，现有方法实现对FMCW-SAR的干扰成本和难度也越来越高，在现有技术条件下，甚至是不可实现。为解决超外差结构的中频信号频率过高带来的对ADC、DAC和处理器等硬件要求苛刻的问题，本公开在干扰中采用Dechirp接收机制，使干扰机接收机部分下变频后得到的窄带中频信号的中心频率为零，后续对该中频信号的干扰调制处理将更容易实现。

图1示出了本公开实施例的一种FMCW-SAR干扰方法，如图所示，该方法包括以下内容：

接收FMCW-SAR射频信号；

对射频信号与本振信号进行Dechirp处理得到窄带中频信号；所述本振信号与所述射频信号同频；

对窄带中频信号进行模数（A/D）转换得到量化的数字信号；

对量化的数字信号进行数字干扰调制，得到叠加干扰的数字信号；

对叠加干扰的数字信号进行数模（D/A）转换，得到模拟基带干扰信号；

将模拟基带信号与本振信号进行混频，得到干扰信号；

对干扰信号经功率放大后发射。以实现干扰信号的产生。

上述方法通过改变现有干扰体制，不再使用固定频率的本振信号，而是使用与FMCW-SAR相同的变频本振信号，利用其与接收回波（接收的待干扰雷达的射频信号）进行Dechirp下变频混频处理，将数G赫兹带宽的雷达射频信号转化为窄带中频信号，大幅降低该中频信号的带宽和频率，从而降低后续对该中频信号采样、调制和产生干扰基带波形的压力。而众所周知，当信号频率很高、带宽很宽时，需要的采样、调制处理以及波形产生器件的性能也很高，对应的A/D转换器（ADC）、处理器和D/A转换器（DAC）要么难以实现，要么实现成本极高。因此，上述方法通过将接收的FMCW-SAR射频信号，与本地同频的本振信号Dechirp混频后再进行干扰调制，而后再对模拟基带干扰信号与本振信号混频后经功率放大发射出去，即可实现对FMCW-SAR的有效干扰，并且可以大幅降低FMCW-SAR的干扰成本。本例中用于产生本振信号的参数可以基于对接收的FMCW-SAR射频信号估计得到。

图2示出了本公开实施例的又一种FMCW-SAR干扰方法，如图所示，该方法包括以下内容：

接收FMCW-SAR射频信号，频率范围为

对该射频信号进行本振信号频率固定高出

对窄带中频信号进行模数转换得到量化的数字信号；

对量化的数字信号进行干扰调制，得到叠加干扰的数字信号；

对叠加干扰的数字信号进行数模转换，得到模拟基带干扰信号；

将模拟基带干扰信号与本振信号进行混频，得到干扰信号；

对干扰信号经功率放大后发射。

在图1所示实施例中，对FMCW-SAR实施干扰，使用Dechirp接收的方法可使下变频后得到中心频率为零的窄带中频信号，后续对该中频信号的干扰调制处理将更容易实现。如此可以解决现有干扰体制中接收时使用超外差结构带来的中频信号频率和带宽过大的问题。但Dechirp接收结构产生的零中频信号在发射时进行上变频混频时，其与本振信号混频后得到的信号中将包含有效的干扰信号及其镜像信号。因二者频率相差无几，故在被干扰雷达的接收机链路中无法通过低通滤波器滤除该镜像信号，最终的雷达图像中与干扰假目标同一个距离向的某处会存在另一个寄生假目标，从而暴露干扰方的干扰意图。

为解决该问题，通过设置本振信号与射频信号中心频率固定偏移

的取值需要综合考虑两个因素：模数转换采样率和FMCW-SAR低通滤波器的截止频率。由于Dechirp接收得到的中频信号中心频率为/>

在上述实施例的基础上，如图3所示，在一个具体实施方式中，本公开干扰方法还包括同步的步骤，以使本振信号的产生和干扰调制在收到射频信号时工作，没有射频信号时不工作。

图1或图2所示的方法，如果在没有收到FMCW-SAR发射的射频信号时干扰机也工作，将暴露干扰方的干扰意图。通过在上述方法中增加与FMCW-SAR发射信号同步的步骤，使本公开干扰方法的工作与待干扰FMCW-SAR同步，使本振信号产生和干扰调制部分电路在收到FMCW-SAR射频信号时工作，没有FMCW-SAR射频信号时不工作。

在一个具体实施方式中，同步由同步信号控制，同步信号为基于FMCW-SAR射频信号产生的上升沿，在该上升沿进行数字干扰调制以及本振信号的产生。

本公开干扰方法通过基于FMCW-SAR射频信号产生的同步信号，即有FMCW-SAR射频信号时，同步模块生成一个上升沿，没有FMCW-SAR射频信号时，同步模块维持低电平，以控制关键部件：本振信号产生和干扰调制的工作，使得FMCW-SAR发射信号时，干扰方发射干扰信号，FMCW-SAR不发射信号时，干扰方也不发射信号，从而避免暴露干扰方的干扰意图。

下面结合图5，以对FMCW-SAR发射的FMCW信号的信号处理流程为例说明本公开干扰方法原理：

S1、雷达中的FMCW源产生一线性调频信号，经功率放大后送至天线辐射至空间。该信号的表达式为

/>

其中，

对所述FMCW信号进行接收后的射频信号分两路分别处理：其中一路用于产生同步脉冲；另一路用于Dechirp混频。具体的，两路信号处理如下：

S1.1、一路信号经同步后，在FMCW-SAR发射信号的每个脉冲重复时间的起始处，输出一个上升沿。

S1.2、另一路信号与干扰机的本振信号进行Dechirp混频。由于电磁波在空间传播的时延，混频器射频输入端的信号为

其中

干扰机在接收到同步脉冲的上升沿后生成的本振信号为

其中

射频信号与干扰本振进行Dechirp后，得到的中频信号为

脉冲包络延迟较小，影响可忽略，一律用

S2、将上述中频信号进行模数转换，并将转换得到的数字信号表示为复数形式为

其中

其中

S3、图4为干扰成像区域示意图，假设干扰机坐标为

由于雷达是合成孔径的工作模式，因此在方位向上的调制需要从雷达右侧波束接触到干扰机到雷达波束左侧离开干扰机均对中频信号进行线性相位调制。于是方位向上调制的线性相位项为

其中

同理，若要在整个矩形区域产生目标回波，重复上述过程即可。但由于按照公式逐一计算，运算量较大，将会给调制处理器带来可观的压力，于是利用预设的数字I/Q调制矩阵对该数字信号进行等效简化的乘积调制，即得到基带数字干扰信号。实现形式可表示为

其中

S4、经上述信号处理过程，即对中频信号进行幅度A、相位

进一步，将该模拟基带干扰信号与另一路干扰机的本振信号进行上变频混频，得到和频和差频的双边带信号，即对应有效的射频干扰信号及其镜像射频信号，该双边带信号经过功率放大、发射天线后进入雷达接收机。具体可表示为

FMCW-SAR使用Dechirp方式对干扰机发射的信号进行接收。其中，双边带中的和频信号与本振混频后，中心频率约在2

与雷达本振进行Dechirp处理后，得到的零中频信号为

其中

综上所述，本公开方法能够对调频连续波合成孔径雷达FMCW-SAR实现低成本的干扰，解决现有技术无法对FMCW-SAR实施干扰或干扰成本过高的难题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。