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利用稀疏CP-OFDM的SAR抗干擾成像方法研究

史海旭 徐仲秋 李光祚 林寬 洪文

史海旭, 徐仲秋, 李光祚, 林寬, 洪文. 利用稀疏CP-OFDM的SAR抗干擾成像方法研究[J]. 電子與信息學(xué)報, 2024, 46(12): 4441-4450. doi: 10.11999/JEIT240092
引用本文: 史海旭, 徐仲秋, 李光祚, 林寬, 洪文. 利用稀疏CP-OFDM的SAR抗干擾成像方法研究[J]. 電子與信息學(xué)報, 2024, 46(12): 4441-4450. doi: 10.11999/JEIT240092
SHI Haixu, XU Zhongqiu, LI Guangzuo, LIN Kuan, HONG Wen. Research on SAR Anti-jamming Imaging Method with Sparse CP-OFDM[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(12): 4441-4450. doi: 10.11999/JEIT240092
Citation: SHI Haixu, XU Zhongqiu, LI Guangzuo, LIN Kuan, HONG Wen. Research on SAR Anti-jamming Imaging Method with Sparse CP-OFDM[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(12): 4441-4450. doi: 10.11999/JEIT240092

利用稀疏CP-OFDM的SAR抗干擾成像方法研究

doi: 10.11999/JEIT240092 cstr: 32379.14.JEIT240092
詳細(xì)信息
    作者簡介:

    史海旭:男,博士生,研究方向為信號與信息處理

    徐仲秋:男,助理研究員,研究方向為稀疏SAR成像,SAR抗干擾成像

    李光祚:男,副研究員,研究方向為信號與信息處理

    林寬:女,副研究員,研究方向為信號與信息處理

    洪文:女,研究員,博士生導(dǎo)師,研究方向為合成孔徑雷達(dá)成像與系統(tǒng)及其應(yīng)用等

    通訊作者:

    李光祚 ligz@aircas.ac.cn

  • 中圖分類號: TN974

Research on SAR Anti-jamming Imaging Method with Sparse CP-OFDM

  • 摘要: 合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種微波遙感成像雷達(dá)。近年來,隨著數(shù)字化技術(shù)和射頻電子技術(shù)的進步,針對SAR成像的干擾技術(shù)不斷發(fā)展,基于數(shù)字射頻存儲技術(shù)(DRFM)的有源欺騙干擾更是給民用和軍用的SAR成像系統(tǒng)帶來了前所未有的考驗。針對欺騙干擾開展SAR成像抗干擾研究,該文首先引入帶有循環(huán)前綴的正交頻分復(fù)用(CP-OFDM)波形進行正交波形分集設(shè)計與波形優(yōu)化,獲取具備優(yōu)異自相關(guān)峰值旁瓣水平和互相關(guān)峰值水平的CP-OFDM寬帶正交波形集;然后引入稀疏SAR成像理論,將CP-OFDM波形與稀疏SAR成像相結(jié)合,采用稀疏重構(gòu)算法對CP-OFDM回波進行成像,實現(xiàn)具備抗欺騙干擾能力的高質(zhì)量、高精度SAR成像。最終,開展了點目標(biāo)、面目標(biāo)以及基于真實數(shù)據(jù)模擬的復(fù)雜場景仿真實驗,證明了所提方法可以將欺騙干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)完全去除,并對旁瓣進行抑制,實現(xiàn)高精度成像。
  • 圖  1  總體研究框圖

    圖  2  CP-OFDM波形集相關(guān)指標(biāo)

    圖  3  點目標(biāo)成像結(jié)果

    圖  4  切片包絡(luò)分析

    圖  5  面目標(biāo)成像結(jié)果

    圖  6  復(fù)雜場景成像結(jié)果

    表  1  機載SAR成像參數(shù)

    距離向參數(shù) 數(shù)值 單位 方位向參數(shù) 數(shù)值 單位
    景中心斜距 30 km 等效雷達(dá)速度 250 m/s
    高度 10 km 雷達(dá)工作頻率 9.4 GHz
    發(fā)射脈沖時寬 10 μs 合成孔徑長度 850 m
    LFM信號調(diào)頻率 10 MHz/μs 天線長度 1 m
    LFM信號帶寬 100 MHz 脈沖重復(fù)時間 1.67 ms
    CP-OFDM信號帶寬 120 MHz 斜視角 0 °
    距離向采樣率 120 MHz
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  點目標(biāo)和面目標(biāo)成像指標(biāo)

    成像方式 點目標(biāo)成像指標(biāo) 面目標(biāo)成像指標(biāo)
    ISR (dB) SDR (dB) 距離向PSLR(dB) 方位向PSLR(dB) ISR (dB) SDR (dB)
    LFM匹配濾波 0 5.95 –22.51 –19.84 0 –2.98
    CP-OFDM匹配濾波 2.12 3.01 –13.61 –18.34 1.91 –5.85
    稀疏CP-OFDM 5.45 $ - \infty $ –319.86 –321.72 3.95 –19.33
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  星載SAR雷達(dá)參數(shù)

    距離向參數(shù) 數(shù)值 單位 方位向參數(shù) 數(shù)值 單位
    景中心斜距 850 km 等效雷達(dá)速度 7100 m/s
    高度 800 km 雷達(dá)工作頻率 5.3 GHz
    發(fā)射脈沖時寬 40 μs 合成孔徑長度 4800 m
    LFM信號調(diào)頻率 0.5 MHz/μs 天線長度 10 m
    LFM信號帶寬 20 MHz 脈沖重復(fù)時間 588.24 μs
    CP-OFDM信號帶寬 24 MHz 斜視角 0 °
    距離向采樣率 24 MHz
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  復(fù)雜場景干擾抑制比和信號失真比(dB)

    成像方式 ISR SDR
    LFM匹配濾波 0 –11.96
    CP-OFDM匹配濾波 0.15 –14.55
    稀疏CP-OFDM 0.27 –19.50
    下載: 導(dǎo)出CSV
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  • 加載中
圖(6) / 表(4)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2024-02-22
  • 修回日期:  2024-11-06
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2024-11-13
  • 刊出日期:  2024-12-01

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