本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法。
背景技术：
合成孔径雷达(sar)是一种二维高分辨成像雷达，具有全天时、全天候的特点，可以大大提高雷达对目标的信息获取能力。现如今，sar已经在灾害监测、资源勘察、地质测绘、军事侦察等领域得到了非常广泛的应用。为了获取目标更多的信息，多基sar获得了越来越多的关注。
多基sar由于具有灵活的构型，可以同时从多个角度观测感兴趣区域，获得目标不同角度的观测信息。在电子对抗领域，针对多基sar系统干扰的研究已经成为近几年的研究热点。
sar干扰技术通过多年的发展，按照干扰实施方式的不同，sar干扰方式通常分为压制干扰和欺骗干扰。压制干扰是利用大功率的非相干或部分相干信号对sar进行干扰，干扰sar的信息获取。欺骗干扰主要是通过获取发射站的发射信号，然后分析发射信号的相关参数，最后通过参数调制，再发射干扰信号使sar图像中出现虚假目标，该虚假目标很难被直接消除。由于，与压制干扰相比较，欺骗干扰对功率的需求更小，欺骗干扰技术则更容易实现。
随着转发式欺骗干扰技术的发展，对应的抗干扰研究也引起大家的关注。在不同sar体制情况下，对相关抗干扰技术进行了研究。分别有传统sar、mimosar、单通道sar以及多通道sar等多个方面。然而，目前对多基sar系统的抗干扰方法研究较少，目前已有的研究方法无法直接对多基sar系统中的干扰机进行准确定位及干扰信号进行抑制。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决了在多基sar系统中存在多个转发不同时延干扰信号的干扰机时，对多个干扰机进行准确定位的问题多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，包括以下步骤：
s1、建立回波模型；
s2、虚假目标的检测与判别：利用基于谱残差的视觉显著性检测方法与形态学方法相结合实现多基sar图像中的目标检测，然后利用基于欧式距离准则的判别法判定目标是否虚假；
s3、对虚假目标位置分布规律进行分析；
s4、进行干扰机定位，并利用波束形成的方法对干扰信号进行抑制。
进一步地，所述步骤s1具体实现方法为：多基sar系统包括一个发射机、多个接收机和干扰机，发射机发射线性调频信号；
方位时刻为η时，第i个接收机接收到的真实环境中点目标回波表示如下：
其中，a0表示点目标雷达横截面面积，wr和wa分别表示距离向和方位向的包络函数，τ表示距离向时间，η表示方位向时间，ηc表示中心时刻；f0表示载波频率，kr表示调频速率，c表示光速，r(i)(η)表示在η时刻发射机到点目标的距离rt(η)及第i个接收机到点目标的距离
第i个接收机的距离历史和r(i)(η)的表达式如下：
其中，
干扰机通过参数调制，进行时延处理后，再把干扰信号发射出去；由第m个干扰机进行第n个时延转发的干扰信号在η时刻在第i个接收机形成的干扰瞬时回波
其中，
其中，
在多干扰机环境下，多基sar的接收机会同时受到多个干扰机发射的干扰信号影响；所以，第i个接收机在η时刻收到的回波s(i)(τ,η)如下所示：
其中，m表示该干扰环境共有m个干扰机，n表示第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号；
利用后向投影算法将接收到的回波信号生成多基sar图像。
进一步地，所述步骤s2中，基于谱残差的视觉显著性检测方法的实现步骤如下：
s21、给定sar图像i(x,y)，其频谱表示为
其中
对应的幅度谱和相位谱分别是：
其中，
对sar图像的幅度谱进行自然对数运算，得到对应的对数谱，如下表示：
s22、利用均值滤波器进行平滑滤波，获得sar图像中的均值谱，表示为：
其中，h(fx,fy)是一个n×n的矩阵，h(fx,fy)为频谱均值滤波器，具体表示为：
s23、用对数谱减去均值谱，得到sar图像的谱残差：
r(fx,fy)＝l(fx,fy)-b(fx,fy)(12)；
s24、经过二维逆傅里叶变换和高斯平滑滤波，将其还原到图像域，得到sar图像中的新颖部分，即sar图像的显著图：
s25、对sar图像的显著图进行开运算，然后计算sar图像的显著图中目标点的面积，与设定的面积阈值进行比较，若大于或等于面积阈值则将该目标作为感兴趣区域，否则无视该目标；
s26、利用基于欧式距离判别法实现对虚假目标的判定；首先，从这些图像中任选两幅不同的图像mi和mj；设ci,k为第i幅图像中的第k个目标的重心，cj,h表示第j幅图像中的第h个目标的重，γ为欧式距离门限；依次计算ci,k和cj,h的欧氏距离，若ci,k可以在第j幅图像中找到满足欧式距离小于γ的，说明ci,k为真目标，反之为虚假目标。
进一步地，所述步骤s3具体实现方法为：假设干扰环境由m个发射多个不同时延的干扰机组成，第m个干扰机发射n个不同时延干扰信号，该干扰机在每幅sar图像中会产生n个不同的虚假目标；根据距离欺骗干扰原理得到干扰机在η时刻的多普勒频率为：
其中，
由该干扰机生成的虚假目标与该干扰机的瞬时多普勒相同，如下表示：
其中，
推出：
同时，第i个接收机到由第m个干扰机的第n个时延干扰信号产生的虚假目标的距离历史和表示为：
其中，
得到
其中，
通过上述分析发现第i个接收机成的sar图像中，第m个干扰机第n个时延
随着干扰时延的变化，虚假目标沿着干扰机所在的等多普勒线分布；所以，在多基sar图像中，将分布在同一条等多普勒线上的虚假目标视为同一干扰机生成。
进一步地，所述步骤s4中进行干扰机定位的具体实现方法为：
s41、虚假目标与干扰机对应关系组合：假设第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号，各接收机所成sar图像中产生多个虚假目标；
组合规则为：在i个接收机接收到的i幅sar图像中分别任意选择一个虚假目标，把这些虚假目标视为一个小组；已被选择过的虚假目标不能再被选择，继续选择虚假目标形成小组，直到所有虚假目标都被选完，每种组合包含n个小组，每个小组包含i个虚假目标，n个小组形成一种组合情况；
s42、定位方程组求解：虚假目标均满足公式(20)，将每个小组中每个sar图像中的虚假目标参数带入公式(20)，得到有n个方程组成的方程组，通过求解方程组，得到n个干扰机位置及n个时延大小；
s43、干扰机的位置判定：每种组合情况解得的n个干扰机位置分别表示为
本发明的有益效果是：本发明解决在多基sar系统中存在多个转发不同时延干扰信号的干扰机时，对多个干扰机进行准确定位的问题，有利于后续通过干扰机位置信息对干扰信号进行有效抑制。
附图说明
图1为本发明的多基sar系统结构示意图；
图2为本发明的多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法的流程图；
图3为本发明的目标场景示意图；
图4为本实施例含有虚假目标的成像结果，其中(a)、(b)、(c)和(d)分别对应接收站1、接收站2、接收站3和接收站4；
图5为消除虚假目标后的成像结果，其中(a)、(b)、(c)和(d)分别对应接收站1、接收站2、接收站3和接收站4。
具体实施方式
本发明的解决方案是，首先，多个接收站收到真实目标与虚假目标的回波，再利用后向投影算法(bp)生成多基sar图像，然后，采用基于谱残差的视觉显著性检测方法对sar图像中感兴趣的目标进行有效检测后，使用欧式距离准则的判别法对虚假目标进行有效判定。最后，通过分析虚假目标的位置分布规律，将虚假目标与干扰机的对应关系进行排列组合，结合多基sar构型信息实现多个干扰机的准确定位。在本发明中，多基sar系统至少需要4个接收机。
本发明主要采用仿真实验的方法进行验证，所有步骤、结论都在matlab2016上验证正确。该具体实施方式是针对于一发四收的多基sar系统，即一个发射站，四个接收站。干扰环境由两个干扰机组成，两个个干扰机发射多个不同时延的回波。具体结构如图1所示。
下面就具体实施方式和附图对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本发明的一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，包括以下步骤：
s1、建立回波模型；具体实现方法为：多基sar系统的结构如图1所示，其包括一个发射机、4个接收机和2个干扰机，发射机发射线性调频信号(lfm)；
多基sar系统包括一个发射机、多个接收机和干扰机，发射机发射线性调频信号；
方位时刻为η时，第i个接收机接收到的真实环境中点目标回波表示如下：
其中，a0表示点目标雷达横截面面积，wr和wa分别表示距离向和方位向的包络函数，τ表示距离向时间，η表示方位向时间，ηc表示中心时刻；f0表示载波频率，kr表示调频速率，c表示光速，r(i)(η)表示在η时刻发射机到点目标的距离rt(η)及第i个接收机到点目标的距离
第i个接收机的距离历史和r(i)(η)的表达式如下：
其中，
干扰机通过参数调制，进行时延处理后，再把干扰信号发射出去；由第m个干扰机进行第n个时延转发的干扰信号在η时刻在第i个接收机形成的干扰瞬时回波
其中，
其中，
在多干扰机环境下，多基sar的接收机会同时受到多个干扰机发射的干扰信号影响；所以，第i个接收机在η时刻收到的回波s(i)(τ,η)如下所示：
其中，m表示该干扰环境共有m个干扰机，n表示第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号；
利用后向投影算法将接收到的回波信号生成多基sar图像，接收站同时受到多个干扰机的干扰，在所成的sar图像中会出现多个不同的虚假目标，从而严重影响sar图像的解释。
本实施例对经典海面场景分别进行成像，得到四幅双基sar图像。系统仿真所需参数如表1所示，目标场景如图3所示。
表1
s2、虚假目标的检测与判别：利用基于谱残差的视觉显著性检测方法与形态学方法相结合实现多基sar图像中的目标检测，然后利用基于欧式距离准则的判别法判定目标是否虚假；
基于谱残差的视觉显著性检测方法的实现步骤如下：
s21、给定sar图像i(x,y)，其频谱表示为
其中
对应的幅度谱和相位谱分别是：
其中，
对sar图像的幅度谱进行自然对数运算，得到对应的对数谱，如下表示：
l(fx,fy)＝in[a(fx,fy)](9)；
s22、利用均值滤波器进行平滑滤波，获得sar图像中的均值谱，表示为：
其中，h(fx,fy)是一个n×n的矩阵，h(fx,fy)为频谱均值滤波器，具体表示为：
s23、用对数谱减去均值谱，得到sar图像的谱残差：
r(fx,fy)＝l(fx,fy)-b(fx,fy)(12)；
s24、经过二维逆傅里叶变换和高斯平滑滤波，将其还原到图像域，得到sar图像中的新颖部分，即sar图像的显著图：
s25、对sar图像的显著图进行开运算，然后计算sar图像的显著图中目标点的面积，与设定的面积阈值进行比较，若大于或等于面积阈值则将该目标作为感兴趣区域，否则无视该目标；
s26、利用基于欧式距离判别法实现对虚假目标的判定；首先，从这些图像中任选两幅不同的图像mi和mj；设ci,k为第i幅图像中的第k个目标的重心，cj,h表示第j幅图像中的第h个目标的重，γ为欧式距离门限；依次计算ci,k和cj,h的欧氏距离，若ci,k可以在第j幅图像中找到满足欧式距离小于γ的，说明ci,k为真目标，反之为虚假目标。
s3、对虚假目标位置分布规律进行分析；
具体实现方法为：假设干扰环境由m个发射多个不同时延的干扰机组成，第m个干扰机发射n个不同时延干扰信号，该干扰机在每幅sar图像中会产生n个不同的虚假目标；根据距离欺骗干扰原理得到干扰机在η时刻的多普勒频率为：
其中，
由该干扰机生成的虚假目标与该干扰机的瞬时多普勒相同，如下表示：
其中，
推出：
同时，第i个接收机到由第m个干扰机的第n个时延干扰信号产生的虚假目标的距离历史和表示为：
其中，
得到
其中，
通过上述分析发现第i个接收机成的sar图像中，第m个干扰机第n个时延
干扰时延不同，其对应的等距离线与干扰机所在等多普勒线的交点位置也就不同，即不同干扰时延在sar图像中形成的虚假目标位置不同。根据距离欺骗干扰的原理可知，我们可以发现随着干扰时延的变化，虚假目标沿着干扰机所在的等多普勒线分布。所以，在多基sar图像中，将分布在同一条等多普勒线上的虚假目标可视为同一干扰机生成。
s4、进行干扰机定位，并利用波束形成的方法对干扰信号进行抑制；具体实现方法为：
s41、虚假目标与干扰机对应关系组合：假设第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号，各接收机所成sar图像中产生多个虚假目标；
组合规则为：在i个接收机接收到的i幅sar图像中分别任意选择一个虚假目标，把这些虚假目标视为一个小组；已被选择过的虚假目标不能再被选择，继续选择虚假目标形成小组，直到所有虚假目标都被选完，每种组合包含n个小组，每个小组包含i个虚假目标，n个小组形成一种组合情况；
s42、定位方程组求解：虚假目标均满足公式(20)，将每个小组中每个sar图像中的虚假目标参数带入公式(20)，得到有n个方程组成的方程组，通过求解方程组，得到n个干扰机位置及n个时延大小；
s43、干扰机的位置判定：每种组合情况解得的n个干扰机位置分别表示为
图4为本实施例含有虚假目标的成像结果图，其中(a)、(b)、(c)和(d)分别对应接收站1、接收站2、接收站3和接收站4，图中，方框内为虚假目标。图5为消除虚假目标后的成像结果，其中(a)、(b)、(c)和(d)分别对应接收站1、接收站2、接收站3和接收站4。通过本发明具体实施方式可以看出，本发明可以实现针对多基sar系统的抗欺骗性干扰，抗干扰效果明显。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
1.一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、建立回波模型；
s2、虚假目标的检测与判别：利用基于谱残差的视觉显著性检测方法与形态学方法相结合实现多基sar图像中的目标检测，然后利用基于欧式距离准则的判别法判定目标是否虚假；
s3、对虚假目标位置分布规律进行分析；
s4、进行干扰机定位，并利用波束形成的方法对干扰信号进行抑制。
2.根据权利要求1所述的一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，其特征在于，所述步骤s1具体实现方法为：多基sar系统包括一个发射机、多个接收机和干扰机，发射机发射线性调频信号；
方位时刻为η时，第i个接收机接收到的真实环境中点目标回波表示如下：
其中，a0表示点目标雷达横截面面积，wr和wa分别表示距离向和方位向的包络函数，τ表示距离向时间，η表示方位向时间，ηc表示中心时刻；f0表示载波频率，kr表示调频速率，c表示光速，r(i)(η)表示在η时刻发射机到点目标的距离rt(η)及第i个接收机到点目标的距离
第i个接收机的距离历史和r(i)(η)的表达式如下：
其中，
干扰机通过参数调制，进行时延处理后，再把干扰信号发射出去；由第m个干扰机进行第n个时延转发的干扰信号在η时刻在第i个接收机形成的干扰瞬时回波
其中，
其中，
在多干扰机环境下，多基sar的接收机会同时受到多个干扰机发射的干扰信号影响；所以，第i个接收机在η时刻收到的回波s(i)(τ,η)如下所示：
其中，m表示该干扰环境共有m个干扰机，n表示第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号；
利用后向投影算法将接收到的回波信号生成多基sar图像。
3.根据权利要求1所述的一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，其特征在于，所述步骤s2中，基于谱残差的视觉显著性检测方法的实现步骤如下：
s21、给定sar图像i(x,y)，其频谱表示为
其中
对应的幅度谱和相位谱分别是：
其中，
对sar图像的幅度谱进行自然对数运算，得到对应的对数谱，如下表示：
l(fx,fy)＝in[a(fx,fy)](9)；
s22、利用均值滤波器进行平滑滤波，获得sar图像中的均值谱，表示为：
其中，h(fx,fy)是一个n×n的矩阵，h(fx,fy)为频谱均值滤波器，具体表示为：
s23、用对数谱减去均值谱，得到sar图像的谱残差：
r(fx,fy)＝l(fx,fy)-b(fx,fy)(12)；
s24、经过二维逆傅里叶变换和高斯平滑滤波，将其还原到图像域，得到sar图像中的新颖部分，即sar图像的显著图：
s25、对sar图像的显著图进行开运算，然后计算sar图像的显著图中目标点的面积，与设定的面积阈值进行比较，若大于或等于面积阈值则将该目标作为感兴趣区域，否则无视该目标；
s26、利用基于欧式距离判别法实现对虚假目标的判定；首先，从这些图像中任选两幅不同的图像mi和mj；设ci,k为第i幅图像中的第k个目标的重心，cj,h表示第j幅图像中的第h个目标的几何中心，γ为欧式距离门限；依次计算ci,k和cj,h的欧氏距离，若ci,k可以在第j幅图像中找到满足欧式距离小于γ的，说明ci,k为真目标，反之为虚假目标。
4.根据权利要求1所述的一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，其特征在于，所述步骤s3具体实现方法为：假设干扰环境由m个发射多个不同时延的干扰机组成，第m个干扰机发射n个不同时延干扰信号，该干扰机在每幅sar图像中会产生n个不同的虚假目标；根据距离欺骗干扰原理得到干扰机在η时刻的多普勒频率为：
其中，
由该干扰机生成的虚假目标与该干扰机的瞬时多普勒相同，如下表示：
其中，
推出：
同时，第i个接收机到由第m个干扰机的第n个时延干扰信号产生的虚假目标的距离历史和表示为：
其中，
得到
其中，
通过上述分析发现第i个接收机成的sar图像中，第m个干扰机第n个时延
随着干扰时延的变化，虚假目标沿着干扰机所在的等多普勒线分布；所以，在多基sar图像中，将分布在同一条等多普勒线上的虚假目标视为同一干扰机生成。
5.根据权利要求4所述的一种多基sar在多干扰机环境下的抗欺骗型干扰方法，其特征在于，所述步骤s4进行干扰机定位的具体实现方法为：
s41、虚假目标与干扰机对应关系组合：假设第m个干扰机发射n个不同时延的干扰信号，各接收机所成sar图像中产生多个虚假目标；
组合规则为：在i个接收机接收到的i幅sar图像中分别任意选择一个虚假目标，把这些虚假目标视为一个小组；已被选择过的虚假目标不能再被选择，继续选择虚假目标形成小组，直到所有虚假目标都被选完，每种组合包含n个小组，每个小组包含i个虚假目标，n个小组形成一种组合情况；
s42、定位方程组求解：虚假目标均满足公式(20)，将每个小组中每个sar图像中的虚假目标参数带入公式(20)，得到有n个方程组成的方程组，通过求解方程组，得到n个干扰机位置及n个时延大小；
s43、干扰机的位置判定：每种组合情况解得的n个干扰机位置分别表示为
