威胁雷达信号识别方法的探讨范文

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摘要：针对传统信号识别速度慢和对无法识别持续时间短的威胁雷达信号等问题，研究了信号序列样本构建方法和变步长匹配方法，提出了一种基于序列样本的威胁雷达信号识别方法。该方法根据先验知识构建雷达信号序列样本，采用变步长匹配法对脉冲流进行匹配识别，并对持续时间较短的雷达信号进行处理。仿真实验验证了基于样本序列的威胁雷达信号识别方法的有效性和可靠性，实验表明该方法对复杂环境和复杂体制雷达信号的适应能力强，正确匹配率高。

关键词：序列样本，变步长匹配法，威胁雷达信号

0引言

现代战场电磁环境日益复杂，雷达信号密度大幅度增加，能够对威胁雷达信号快速识别告警，可以提高己方人员和设备在复杂战场中的生存能力，同时也为我方采取防御措施，对敌方进行精确打击赢得宝贵时间。因此，对威胁雷达信号识别研究具有重要意义。针对传统雷达信号处理方法繁琐，信号识别过程较为复杂，消耗时间长等不足，文献［1］在脉冲样本图基础上研究了一种基于集对分析和滑窗技术的雷达信号快速识别方法。该方法对脉冲流只取一段进行匹配，识别结果与目标发射的脉冲个数不相关，容易出现漏警或虚警现象。为简化传统雷达信号处理过程，加快对雷达信号序列的搜索速度，文献［2］采用变步长搜索方法对信号进行搜索。该方法能够有效检测出在脉冲流仅持续一时间的脉冲序列，但对PRI复杂调制的雷达信号进行搜索时需要分解信号，从而导致计算量增加，识别速度变慢等问题。本文针对无法判别出脉冲流中持续时间较短的脉冲信号的问题，及对PRI复杂调制信号检测过程繁琐的问题进行分析研究，提出一种基于序列样本的威胁雷达信号识别方法。

1序列样本和变步长匹配法概述

1.1序列样本模型

通常情况下，雷达辐射源在某一工作模式下发射的脉冲流呈周期性变化。因此，可以用一个周期内的脉冲序列作为序列样本，对雷达在该工作模式下发射的脉冲流进行准确描述。例如，对于一个三参差的雷达信号，可以用一个帧周期（骨架周期）长度的脉冲序列作为序列样本。

1.2变步长匹配法

文献［1］采用了滑窗技术和脉冲样本图匹配方法实现雷达信号快速识别，该方法虽简化了处理环节，但以单倍的重复周期T为匹配步长进行信号匹配的方式无法识别出持续时间较短的信号。

2基于变步长匹配法的威胁雷达信号识别

2.1雷达信号

序列样本文献［3］对基于全脉冲的周期信号样本提取技术进行了研究，从文中可知将全脉冲样本序列按照到达时间顺序进行整体移动，然后与原脉冲序列进行自相关匹配。当脉冲列向右移动长度为一个骨架周期后再与原脉冲列进行相关匹配时，所得的匹配脉冲数会出现一个峰值，这个骨架周期就是所要提取的脉冲序列模板样本。

2.2威胁雷达信号匹配识别步骤

基于变步长匹配法的威胁雷达信号识别过程首先是构造雷达信号的序列样本，然后用该序列样本与筛选后的脉冲序列进行查找匹配，最后根据匹配成功次数判定威胁雷达是否存在。

2.2.1获得观测脉冲流，进行筛选1）对威胁雷达信号识别首先从接收机截获的脉冲流中截取T0长度的脉冲流。2）由于截获信号脉冲流中存在大量的噪声和我们不感兴趣的信号脉冲序列，所以先利用该威胁雷达信号脉冲的载频、脉宽及脉内特征对观测脉冲流进行筛选。

2.2.2查找匹配基准脉冲1）首先以准信号脉冲序列的第1个脉冲作为基准脉冲，然后用序列样本与长度为T的子序列（包括基准脉冲）进行匹配。2）若匹配成功则进行步骤

2.2.3，否则以下一个脉冲作为基准脉冲进行序列样本匹配，以此类推，直到匹配成功或者满足Tmax-Tjz≤T。Tmax为准信号脉冲序列的最后一个脉冲的到达时间，Tjz为基准脉冲的到达时间。这种选取基准脉冲的方法，一方面无论威胁雷达信号从哪一时间点开始出现都可以检测到，避免出现在序列后段的信号漏警；另一方面可较早地找到威胁雷达信号出现的时间点，增加可匹配序列的长度，提高匹配识别结果的准确度。

2.2.3用变步长匹配法对准信号脉冲序列进行匹配识别若找到匹配基准脉冲，则根据该威胁雷达信号的特性及该工作模式的特点，选择合适的匹配步长，对准信号脉冲序列进行匹配。若匹配成功的次数大于门限值，则认为观测脉冲流中存在该工作模式下的该威胁雷达信号，反之则不存在。

2.2.4判断识别的威胁雷达信号在观测时间后段是否仍然存在对识别信号过程中进行序列样本匹配的每个点的匹配结果统计，通过统计分析雷达信号在观测时间内持续的时间。如果前k个匹配点能够匹配成功，而从第k+1个点后都匹配失败则说明该信号在第k+1个匹配点的时间段后就不存在了。对在观测时间段内不完整的信号，需再次进行截取脉冲流，重复进行识别过程，即返回步骤

2.2.1，以避免发生虚警现象。同一个雷达辐射源往往具有多种工作模式，在对其中一种工作模式下的雷达信号匹配识别失败时，就进行另一种工作模式下的雷达信号识别，直至所有工作模式都匹配失败，才认为该威胁雷达辐射源不存在。反之，只要存在一种工作模式下的雷达信号，则认为该威胁雷达存在［10］。

3仿真实验分析

为验证文中所提出的方法能够解决在观测时间的后段无法判断信号是否仍存在的问题，及对威胁雷达信号的告警准确度和可信度，下面进行仿真实验分析。仿真实验接收混合信号包含6部雷达信号，分别为1部PRI固定雷达信号，PRI值为150μs；1部PRI抖动雷达信号（抖动量δ=10%），其中心值PRI0=240μs；1部三参差雷达信号，子周期分别为PRI1=160μs，PRI2=220μs，PRI3=360μs；1部滑变信号，PRI滑变范围为100μs~310μs；1部正弦调制信号，PRI调制均值PRI0=200μs；1部PRI脉组捷变雷达信号，其PRI∈{30μs，60μs，95μs}。

4结论

针对复杂战场电磁环境中的威胁雷达信号识别问题，研究了信号样本序列与变步长匹配方法，提出了一种基于序列样本的威胁雷达信号识别新方法。序列样本的构造方法和脉冲样本图相比，更为简单、适用。实验结果表明基于序列样本的威胁雷达信号识别算法对信号持续时间进行检测，解决了无法判别持续时间较短的信号问题，采用重新截取观测脉冲流进行识别的措施也能够降低威胁雷达信号误警概率。同时，仿真实验表明基于序列样本的威胁雷达信号识别方法准确度高，对复杂信号适应能力强，在实际环境中具有实用价值，为今后对威胁雷达信号识别研究提供了参考。

参考文献：

［1］刘凯，王杰贵.基于SPA和滑窗技术的重点雷达辐射源快速识别［J］.现代防御技术，2014，42（2）：151-166.

［2］赵仁建，熊平，陈元亨.脉冲序列的快速搜索法及可信度分析［J］.信号处理，1996，12（2）：140-162.

［3］刘凯，王杰贵，孟祥豪.基于自提取样本图的雷达辐射源识别新方法［J］.电光与控制，2013，20（12）：73-87.

［4］马燕.自提取模板序列机载雷达威胁告警算法［J］.雷达科学与技术，2014，12（6）：639-648.

［5］赵仁建，熊平.用变步长检测分选周期性信号［J］.四川大学学报（自然科学版），1995，10（5）：527-532.

［8］孙亚伟，黄建冲，徐英.基于时间序列相似性原理的雷达信号识别［J］.电子信息对抗技术，2012，27（4）：25-28.

［9］夏铭禹，李俊杰，王勇.相控阵雷达信息在舰炮武器系统中优化使用［J］.火力与指挥控制，2016，41（1）：85-87.

作者：沈家煌；黄建冲；朱永成 单位：国防科技大学电子对抗学院