SAR典型有源干扰仿真与评估方法研究

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2025.12.08

系统工程与电子技术 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (12): 4068-4077.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2025.12.08

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SAR典型有源干扰仿真与评估方法研究

郑宪武¹^,², 赵红燕³, 田甜¹^,²^,*, 田金文¹^,²

1. 华中科技大学人工智能与自动化学院，湖北武汉 430074
2. 华中科技大学多谱信息智能处理技术全国重点实验室，湖北武汉 430074
3. 北京宇航系统工程研究所，北京 100076

收稿日期:2024-09-10 修回日期:2025-01-15 出版日期:2025-04-23 发布日期:2025-04-23
通讯作者: 田甜
作者简介:郑宪武（2000—），男，硕士研究生，主要研究方向为合成孔径雷达干扰背景下目标识别
赵红燕（1986—），女，高级工程师，博士，主要研究方向为多光谱遥感图像处理、目标识别
田金文（1960—），男，教授，博士，主要研究方向为计算机视觉及其应用、机器学习及其应用、遥感图像信息处理
基金资助:
国家自然科学基金（42071339）资助课题

Research on simulation and evaluation method of SAR typical active jamming

Xianwu ZHENG¹^,², Hongyan ZHAO³, Tian TIAN¹^,²^,*, Jinwen TIAN¹^,²

1. School of Artificial Intelligence and Automation，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China
2. National Key Laboratory of Multispectral Information Intelligent Processing Technology，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China
3. Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering，Beijing 100076，China

Received:2024-09-10 Revised:2025-01-15 Online:2025-04-23 Published:2025-04-23
Contact: Tian TIAN

摘要/Abstract

摘要：

针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）有源干扰图像数据稀缺、抗干扰目标检测算法难以验证等问题，建立了SAR典型有源干扰多样式统一仿真数学模型。该模型利用回波模拟、干扰仿真和成像处理，在实验室环境下实现了低成本、大规模、快速地生成SAR干扰图像数据，能够仿真多种干扰情况，可以在重要目标附近精准地生成干扰。同时，利用该模型构建了高分辨率SAR图像干扰数据集（high resolution SAR images dataset-jamming，HRSID-J），提出一种干扰效果综合评估方法，并利用HRSID-J进行了评估验证。结果表明，所提方法充分考虑了压制和欺骗效果，能准确反映干扰影响。

关键词: 合成孔径雷达, 有源干扰, 干扰仿真, 干扰效果评估

Abstract:

To address the problems of scarcity of active jamming synthetic aperture radar （SAR） image data and difficulty in validating anti-jamming target detection algorithms, a typical SAR active jamming multi style unified simulation mathematical model is established. This model enables low-cost, large-scale, and rapid generation of SAR jamming image data in a laboratory environment through echo simulation, jamming simulation, and imaging processing. It can simulate various jamming scenarios and accurately generate jamming near critical targets. Simultaneously, the high resolution SAR images dataset-jamming （HRSID-J） is constructed using this model. A comprehensive evaluation method for jamming effects is proposed, and is validated using HRSID-J. Result indicates that the proposed method fully considering the effects of suppresses and deceives, accurately reflects the jamming impact.

Key words: synthetic aperture radar （SAR）, active jamming, jamming simulation, jamming effect evaluation

中图分类号:

TN 97

郑宪武, 赵红燕, 田甜, 田金文. SAR典型有源干扰仿真与评估方法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2025, 47(12): 4068-4077.

Xianwu ZHENG, Hongyan ZHAO, Tian TIAN, Jinwen TIAN. Research on simulation and evaluation method of SAR typical active jamming[J]. Systems Engineering and Electronics, 2025, 47(12): 4068-4077.

图/表 8

图1

图2

表1

表2

表3

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表4

表5

参考文献 31

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参数	数值
光速${\mathrm{c}}$/（m/s）	3e8
SAR高度$H$/m	1e4
脉冲宽度${T_r}$/s	5e-6
天线孔径长度$D$/m	4
脉冲重复频率${\text{PRF}}$/Hz	100
载波频率${f_0}$/Hz	1e9
飞行速度$v$/（m/s）	100
调频斜率${K_r}$/（Hz/s）	6e12
线性调频率${K_a}$/（Hz/s）	−6.667
多普勒中心频率${f_c}$/Hz	0

干扰样式	参数设置
噪声压制干扰	${U_n}(t)$=0，${U_0}$=50，$ K_{\mathrm{FM}} $=1e9 Hz
固定移频干扰	$\Delta f$=2e6 Hz
随机移频干扰	$\Delta f$=1e6 Hz，$a$=0.5，$b$=3
步进移频干扰/Hz	$\Delta {f_0}$=1e5，${\mathrm{PRF}}$=100，$\Delta f$=1e3
微动调制干扰/m	${R_r}$=30，$L$=90
距离向间歇采样转发干扰	${R_r}$=70 m，${D_r}$=0.3
方位向间歇采样转发干扰	${R_r}$=40 m，${D_r}$=0.3
时频交叉乘积调制欺骗干扰/m	${R_r}$=100，${R_a}$=50

项目	描述
数据规模	50436张SAR图像，149319个船舶实例，44832个干扰实例（8类）
数据来源	基于HRSID数据集仿真生成
数据格式	YOLO格式
图像分辨率	800×800
应用场景	干扰检测、干扰分类、干扰下目标检测

干扰样式	均值	相关系数	结构相似度	精确度P	召回率R	置信度$\theta $
原图	35.81	1.00	1.00	0.946	0.883	—
噪声压制干扰	46.34	0.88	0.83	0.939	0.686	0.00
固定移频干扰	59.07	0.47	0.43	0.82	0.761	0.52
随机移频干扰	66.86	0.53	0.49	0.863	0.713	0.48
步进移频干扰	94.74	0.32	0.26	0.693	0.753	0.78
微动调制干扰	63.96	0.53	0.50	0.829	0.665	0.62
距离向间歇采样转发干扰	42.93	0.67	0.65	0.895	0.749	0.44
方位向间歇采样转发干扰	42.45	0.67	0.65	0.884	0.779	0.44
时频交叉乘积调制欺骗干扰	32.38	0.72	0.72	0.772	0.884	0.93

干扰样式	压制度	欺骗度	综合评价
原图	0.000	0.000	0.00
噪声压制干扰	1.031	0.007	0.007
固定移频干扰	0.782	0.535	0.419
随机移频干扰	1.215	0.487	0.592
步进移频干扰	1.75	0.820	1.435
微动调制干扰	0.986	0.631	0.622
距离向间歇采样转发干扰	0.377	0.443	0.167
方位向间歇采样转发干扰	0.366	0.444	0.162
时频交叉乘积调制欺骗干扰	0.279	0.946	0.264

SAR典型有源干扰仿真与评估方法研究

Research on simulation and evaluation method of SAR typical active jamming

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