威脅雷達信號識別方法的探討范文

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摘要：針對傳統(tǒng)信號識別速度慢和對無法識別持續(xù)時間短的威脅雷達信號等問題，研究了信號序列樣本構(gòu)建方法和變步長匹配方法，提出了一種基于序列樣本的威脅雷達信號識別方法。該方法根據(jù)先驗知識構(gòu)建雷達信號序列樣本，采用變步長匹配法對脈沖流進行匹配識別，并對持續(xù)時間較短的雷達信號進行處理。仿真實驗驗證了基于樣本序列的威脅雷達信號識別方法的有效性和可靠性，實驗表明該方法對復雜環(huán)境和復雜體制雷達信號的適應能力強，正確匹配率高。

關鍵詞：序列樣本，變步長匹配法，威脅雷達信號

0引言

現(xiàn)代戰(zhàn)場電磁環(huán)境日益復雜，雷達信號密度大幅度增加，能夠?qū)ν{雷達信號快速識別告警，可以提高己方人員和設備在復雜戰(zhàn)場中的生存能力，同時也為我方采取防御措施，對敵方進行精確打擊贏得寶貴時間。因此，對威脅雷達信號識別研究具有重要意義。針對傳統(tǒng)雷達信號處理方法繁瑣，信號識別過程較為復雜，消耗時間長等不足，文獻［1］在脈沖樣本圖基礎上研究了一種基于集對分析和滑窗技術的雷達信號快速識別方法。該方法對脈沖流只取一段進行匹配，識別結(jié)果與目標發(fā)射的脈沖個數(shù)不相關，容易出現(xiàn)漏警或虛警現(xiàn)象。為簡化傳統(tǒng)雷達信號處理過程，加快對雷達信號序列的搜索速度，文獻［2］采用變步長搜索方法對信號進行搜索。該方法能夠有效檢測出在脈沖流僅持續(xù)一時間的脈沖序列，但對PRI復雜調(diào)制的雷達信號進行搜索時需要分解信號，從而導致計算量增加，識別速度變慢等問題。本文針對無法判別出脈沖流中持續(xù)時間較短的脈沖信號的問題，及對PRI復雜調(diào)制信號檢測過程繁瑣的問題進行分析研究，提出一種基于序列樣本的威脅雷達信號識別方法。

1序列樣本和變步長匹配法概述

1.1序列樣本模型

通常情況下，雷達輻射源在某一工作模式下發(fā)射的脈沖流呈周期性變化。因此，可以用一個周期內(nèi)的脈沖序列作為序列樣本，對雷達在該工作模式下發(fā)射的脈沖流進行準確描述。例如，對于一個三參差的雷達信號，可以用一個幀周期（骨架周期）長度的脈沖序列作為序列樣本。

1.2變步長匹配法

文獻［1］采用了滑窗技術和脈沖樣本圖匹配方法實現(xiàn)雷達信號快速識別，該方法雖簡化了處理環(huán)節(jié)，但以單倍的重復周期T為匹配步長進行信號匹配的方式無法識別出持續(xù)時間較短的信號。

2基于變步長匹配法的威脅雷達信號識別

2.1雷達信號

序列樣本文獻［3］對基于全脈沖的周期信號樣本提取技術進行了研究，從文中可知將全脈沖樣本序列按照到達時間順序進行整體移動，然后與原脈沖序列進行自相關匹配。當脈沖列向右移動長度為一個骨架周期后再與原脈沖列進行相關匹配時，所得的匹配脈沖數(shù)會出現(xiàn)一個峰值，這個骨架周期就是所要提取的脈沖序列模板樣本。

2.2威脅雷達信號匹配識別步驟

基于變步長匹配法的威脅雷達信號識別過程首先是構(gòu)造雷達信號的序列樣本，然后用該序列樣本與篩選后的脈沖序列進行查找匹配，最后根據(jù)匹配成功次數(shù)判定威脅雷達是否存在。

2.2.1獲得觀測脈沖流，進行篩選1）對威脅雷達信號識別首先從接收機截獲的脈沖流中截取T0長度的脈沖流。2）由于截獲信號脈沖流中存在大量的噪聲和我們不感興趣的信號脈沖序列，所以先利用該威脅雷達信號脈沖的載頻、脈寬及脈內(nèi)特征對觀測脈沖流進行篩選。

2.2.2查找匹配基準脈沖1）首先以準信號脈沖序列的第1個脈沖作為基準脈沖，然后用序列樣本與長度為T的子序列（包括基準脈沖）進行匹配。2）若匹配成功則進行步驟

2.2.3，否則以下一個脈沖作為基準脈沖進行序列樣本匹配，以此類推，直到匹配成功或者滿足Tmax-Tjz≤T。Tmax為準信號脈沖序列的最后一個脈沖的到達時間，Tjz為基準脈沖的到達時間。這種選取基準脈沖的方法，一方面無論威脅雷達信號從哪一時間點開始出現(xiàn)都可以檢測到，避免出現(xiàn)在序列后段的信號漏警；另一方面可較早地找到威脅雷達信號出現(xiàn)的時間點，增加可匹配序列的長度，提高匹配識別結(jié)果的準確度。

2.2.3用變步長匹配法對準信號脈沖序列進行匹配識別若找到匹配基準脈沖，則根據(jù)該威脅雷達信號的特性及該工作模式的特點，選擇合適的匹配步長，對準信號脈沖序列進行匹配。若匹配成功的次數(shù)大于門限值，則認為觀測脈沖流中存在該工作模式下的該威脅雷達信號，反之則不存在。

2.2.4判斷識別的威脅雷達信號在觀測時間后段是否仍然存在對識別信號過程中進行序列樣本匹配的每個點的匹配結(jié)果統(tǒng)計，通過統(tǒng)計分析雷達信號在觀測時間內(nèi)持續(xù)的時間。如果前k個匹配點能夠匹配成功，而從第k+1個點后都匹配失敗則說明該信號在第k+1個匹配點的時間段后就不存在了。對在觀測時間段內(nèi)不完整的信號，需再次進行截取脈沖流，重復進行識別過程，即返回步驟

2.2.1，以避免發(fā)生虛警現(xiàn)象。同一個雷達輻射源往往具有多種工作模式，在對其中一種工作模式下的雷達信號匹配識別失敗時，就進行另一種工作模式下的雷達信號識別，直至所有工作模式都匹配失敗，才認為該威脅雷達輻射源不存在。反之，只要存在一種工作模式下的雷達信號，則認為該威脅雷達存在［10］。

3仿真實驗分析

為驗證文中所提出的方法能夠解決在觀測時間的后段無法判斷信號是否仍存在的問題，及對威脅雷達信號的告警準確度和可信度，下面進行仿真實驗分析。仿真實驗接收混合信號包含6部雷達信號，分別為1部PRI固定雷達信號，PRI值為150μs；1部PRI抖動雷達信號（抖動量δ=10%），其中心值PRI0=240μs；1部三參差雷達信號，子周期分別為PRI1=160μs，PRI2=220μs，PRI3=360μs；1部滑變信號，PRI滑變范圍為100μs~310μs；1部正弦調(diào)制信號，PRI調(diào)制均值PRI0=200μs；1部PRI脈組捷變雷達信號，其PRI∈{30μs，60μs，95μs}。

4結(jié)論

針對復雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境中的威脅雷達信號識別問題，研究了信號樣本序列與變步長匹配方法，提出了一種基于序列樣本的威脅雷達信號識別新方法。序列樣本的構(gòu)造方法和脈沖樣本圖相比，更為簡單、適用。實驗結(jié)果表明基于序列樣本的威脅雷達信號識別算法對信號持續(xù)時間進行檢測，解決了無法判別持續(xù)時間較短的信號問題，采用重新截取觀測脈沖流進行識別的措施也能夠降低威脅雷達信號誤警概率。同時，仿真實驗表明基于序列樣本的威脅雷達信號識別方法準確度高，對復雜信號適應能力強，在實際環(huán)境中具有實用價值，為今后對威脅雷達信號識別研究提供了參考。

參考文獻：

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［2］趙仁建，熊平，陳元亨.脈沖序列的快速搜索法及可信度分析［J］.信號處理，1996，12（2）：140-162.

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作者：沈家煌；黃建沖；朱永成 單位：國防科技大學電子對抗學院