[發明專利]基于相位調制表面的雷達目標特征變換方法

有效

• 申請號: 201810325026.1
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108828535B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 馮德軍;王俊杰;艾夏;劉佳琪;張然;潘小義;劉蕾
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S7/38
• 分類號: G01S7/38;G01S13/90
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于相位調制表面的雷達目標特征變換方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一：雷達發射信號參數的獲取

獲得雷達發射信號和目標的基本參數，載頻f₀＝9GHz、脈寬T_p＝2μs、信號帶寬B＝300MHz、方位向波束寬度θ_bw＝0.033rad、平臺速度v＝180m/s、合成孔徑時間T_L＝3.94s，通過計算得到信號波長λ＝c/f₀＝3.33cm，調頻率Kr＝B/Tp＝1.5×10¹⁴，方位向多普勒帶寬B_m＝2vθ_bw/λ＝360Hz，方位向調頻率為K_a＝B_m/T_L＝91.37，c為光速，c＝3×10⁸m/s；

步驟二：相位調制表面的設計與安裝

電控開關型相位調制表面主要由主動屏、介質層和導體金屬背板三部分組成，導體金屬背板和主動屏之間的介質層間距為四分之一個波長，由介電常數為1的材料填充；通過對主動屏采用開關電控的方式，使其在某一調制函數的控制下在“全通”和“全阻”兩種狀態下不間斷的相互轉換，使得反射信號相位相差π，這相當于對雷達入射波進行間歇調制，調制幅度在+1和-1間切換；根據發射信號波長λ，選取相位調制表面的厚度為λ/4；將設計好的相位調制表面的金屬背板緊貼于被保護目標，與介質層和主動屏共同實現對雷達入射信號的調制；

其中PSS介質層的厚度為d＝λ/4＝0.83cm，將PSS材料覆蓋整個飛機目標的表面，或者覆蓋飛機目標的一些強散射區域；

步驟三：相位調制表面調制信號的確立

控制相位調制表面主動屏處于非周期性的隨機通斷，主動屏的透射反射狀態表現為隨機的相互切換，調制信號表現為非周期脈沖串，其幅度在+1和-1之間隨機切換，子脈沖寬度為τ，調制頻率為f_s＝1/τ；在此基礎上，調制信號在慢時間也進行隨機編碼調制，調制周期為τ_m，調制頻率為f_m＝1/τ_m；電控開關相位調制表面根據步驟一獲取的發射信號參數以及需要實現的干擾效果決定調制信號的參數，調制信號的參數決定調制波形，并作用于雷達入射信號；具體為：

調制信號的生成受到表示為一個由長度為N的隨機碼元序列a_n＝{+1,-1}控制，其中0≤n≤N-1，時域調制信號p(t)表示為

其中τ表示子脈沖寬度，rect()表示矩形脈沖；當|(t/τ)|＜0.5時，其值為1，否則為0，表示卷積符號；

調制信號的頻譜P(f)通過傅里葉變換得到，表示為

其中，sinc(x)＝sin(πx)/πx，頻譜主瓣寬度為B_main＝2/τ；

入射信號為線性調頻信號，當調制信號作用于入射信號，理解為調制信號在反射信號上施加了一個連續的頻移調制；

經過匹配濾波處理后，將形成一塊條帶狀的干擾出現在距離向上，其各階峰的主瓣寬度表示為

由于隨機碼元的調制作用，其輸出峰相對于周期調制輸出峰小，且沒有出現離散峰值情況，主瓣寬度與公式(3)中理論分析一致；

在原有快時間雙極性矩形信號脈沖的基礎上，對慢時間也進行隨機編碼調制，其時域表達式為

其中，c_m為第m個編碼的值，其受到長度為M的隨機碼元序列c_m＝{+1,-1}控制，0≤m≤M-1；

經過匹配濾波處理后，將形成一塊條帶狀的干擾出現在方位向上，其各階峰的主瓣寬度表示為

步驟四：虛假干擾圖像的生成

首先將成像場景復圖像還原為場景總回波信號，對圖像中的飛機目標進行分割，并反演得到目標回波信號，將原始場景信號與飛機回波信號經過對消處理，按照步驟三對目標信號進行PSS隨機編碼調制，此過程相當于在飛機目標上貼滿PSS材料，最后將調制后的虛假信號與對消后的原始場景進行疊加，得到了調制后的復圖像。