雷達輻射源識別中數據庫的構建范文

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《雷達與對抗》2017年第3期

摘要:為滿足雷達輻射源識別技術發展和特征參數挖掘的需要，在分析輻射源基本信息和特征參數以及二者之間關聯關系的基礎上，通過數據庫管理系統SQLServer，以E-R模型、數據類型設計為切入點，分別構建了雷達輻射源信息庫和特征庫。最后，分別從雷達輻射源數據可視化管理、信號調制類型識別、輻射源匹配識別等方面探究了數據庫的應用實例。從應用實例的運行效果來看，驗證了所構建數據庫的科學性和可行性。

關鍵詞:輻射源;識別;支持向量機;相似度;數據庫;構建方法

0引言

在當前互聯網、大數據的信息網絡時代，數據庫的應用是無處不在，其作用也是愈加重要。同樣，在電子對抗領域，隨著戰場電磁環境的日趨復雜，傳統基于常規參數的雷達輻射源識別方法已難以滿足作戰需求［1－3］，于是大量研究人員致力于發掘雷達輻射源識別的新方法和新手段［4－6］，追求識別方法的自動化、智能化和精準化，然而不可否認，規范完善的數據庫是這“三化”識別方法的基礎。從公開的文獻來看，近幾年國內關于雷達輻射源識別數據庫方面的研究并不多，僅文獻［7］在研究被動雷達輻射源識別技術時提出雷達及其信號信息數據庫的構建方法，但是其建立的信號信息數據庫只涉及到輻射源信號的基本參數，也就是常說的傳統的常規參數。然而現實的情況是，被挖掘和發現的雷達輻射源特征參數，尤其是脈內特征參數越來越多［8－11］;新研究的雷達輻射源識別方法對數據庫的要求也越來越高［12］，因此，有必要對雷達輻射源識別數據庫進行完善和規范，也有必要對基于數據庫的相關應用方法做深化研究。

1數據庫設計需求分析

設計雷達輻射源數據庫主要考慮2個方面的應用:一是雷達輻射源信息的收集積累，包括輻射源基本信息的收集和輻射源特征參數的收集;二是雷達輻射源數據庫在識別中的應用。

1．1輻射源基本信息的收集

雷達輻射源基本信息是一種對輻射源技戰術特點的文字描述，可以給人直接的主觀印象。隨著雷達技術的飛速發展，不斷有新型雷達裝備出現在各類戰場，因此，雷達輻射源數據庫中輻射源的基本信息需不斷完善和更新，為戰場指揮員提供盡可能全面和準確的情報。

1．2輻射源特征參數的擴充

雷達輻射源的特征參數是對輻射源信號波形特點的數據描述，是參與算法運算的基礎。由于采集環境的不同或雷達輻射源參數設置的不同，造成提取同一個輻射源的特征數據也會不同，所以雷達輻射源數據庫要能體現相同輻射源對應多組特征參數的互聯關系。并且，越來越多的脈內特征參數的挖掘和提取，數據庫要能在橫向和縱向擴展，適應雷達輻射源特征參數在種類和維數上的變化。

1．3輻射源識別技術的支撐

運用雷達輻射源識別數據庫及其重要的作用還體現在對輻射源識別技術的數據支撐。不管是用于輻射源識別分類器的智能學習，還是用于匹配識別輻射源的基本信息，都需數據庫數據的密切參與，因此，在數據庫的設計上，要考慮與實際應用的結合。

2數據庫構建方法

在數據庫構建平臺的選擇上，選用操作簡便、應用廣泛的SQLServer關系型數據庫管理系統［13］。在SQLServer平臺中，數據表的設計是構建數據庫的基礎工作，也是數據庫構建的主要內容。根據雷達輻射源識別數據庫的設計需求，主要考慮輻射源信息表和特征表兩大主表的構建。

2．1信息表與特征表的關聯

在需求分析中提到，雷達輻射源信息表中的一條基本信息記錄往往會對應特征表中的多條特征數據記錄。這種“一對多”的關系，考慮在設計數據表時對數據表進行“垂直分割”，將信息表定義為“父表”，將特征表定義為“子表”。

2．2信息表構建

為完整描述雷達輻射源的基本信息，雷達輻射源信息表的屬性項要能涵蓋輻射源的各個方面。在有些可以規范統一的屬性項上，如敵我屬性、雷達用途、工作狀態、技術體制、武器平臺、威脅等級、國家地區等，可進一步設計屬性子表，使數據庫的結構簡潔明了，數據的維護和調用方便快捷。

2．3特征表構建

雷達輻射源特征表記錄輻射源信號的各類特征參數，包括常見的基本參數，如信號的調制類型、脈寬、載頻、重復周期等，還包括信號的脈內特征參數，如信號的頻譜、時頻關系、熵值、復雜度等。

3基于輻射源識別數據庫的應用

實例構建數據庫的重要意義在于其實際應用中簡化了數據操作以及奠定了數據基礎，本文探究了雷達輻射源識別數據庫在實際應用中的3個方面內容。

3．1數據可視化管理輻射源

數據的可視化管理是關于數據庫的最基本的應用。數據庫的構建平臺如SQLServer本身帶有數據庫的基礎維護管理功能，但是這些功能大都由數據庫管理員操作使用，對于普通用戶來說，在數據庫的數據使用上希望應用界面更直觀、交互性更好，因此，一般都會設計專門的可視化應用軟件供用戶使用。同樣，實現對雷達輻射源識別數據庫數據的可視化查詢、修改、刪除等操作，可根據雷達輻射源識別數據庫的兩大主表(信息表和特征表)進行開發應用。在應用界面的布局中，分別設計參數設置區、數據管理操作區和數據表格顯示區，對應的功能分別為數據表屬性值的輸入、數據表的數據操作(查詢、修改、刪除等)和數據表的結果顯示。在2個數據庫的管理應用窗口中，對于“雷達編號”和“特征編號”均設有“獲取編號”按鈕，通過該按鈕可以自動獲得新記錄的編號，確保數據庫中主鍵的唯一性。在“父表”輻射源信息庫中通過“查看特征參數”按鈕可引導選定輻射源的特征數據顯示。

3．2信號調制類型識別

采用智能分類的方法實現信號調制類型的識別，是數據庫應用非常重要的內容。通過對樣本數據的學習訓練，生成分類模型;然后把待分類數據輸入到分類模型，輸出分類結果;對于分類結果可選擇是否加入更新樣本數據。

3．3雷達輻射源匹配識別

利用智能分類器進行雷達輻射源信號調制類型的識別是一種快速的、有限的識別，若事先采集存儲了偵收到的雷達輻射源信號波形數據，則可對雷達輻射源信號做事后全面的數據分析，并結合數據庫，識別出詳細的雷達輻射源信息。

4結束語

本文從信息庫和特征庫2個方面構建雷達輻射源識別數據庫，規范和明確了數據庫的屬性范圍，也建立了數據表之間的關聯關系，為輻射源信息的收集及數據的應用奠定了基礎。該數據庫的構建方法適應了目前復雜電磁環境下輻射源識別對數據庫的要求。文中提出的關于數據庫應用的3個場景，可為雷達輻射源數據管理和智能識別提供重要參考。

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作者：劉飛1；2；何明浩1；馮明月1；蔣瑩1 單位：1．空軍預警學院，2．中國人民解放軍95174部隊