復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)分選模型與算法研究.pdf

1、雷達(dá)輻射源信號(hào)分選是電子偵察信號(hào)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響著電子偵察設(shè)備性能的發(fā)揮并關(guān)系到戰(zhàn)爭(zhēng)的后續(xù)作戰(zhàn)決策。長(zhǎng)期以來(lái)，人們主要依靠到達(dá)時(shí)間(TOA)，載波頻率(RF)，脈沖寬度(PW)，脈沖幅度(PA)以及到達(dá)方向(DOA)五個(gè)經(jīng)典參數(shù)實(shí)現(xiàn)脈沖列去交錯(cuò)處理，這在只有常規(guī)體制雷達(dá)且輻射源數(shù)量不多的情況下可取得滿意的分選效果。但隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)的激烈對(duì)抗，電磁威脅環(huán)境的信號(hào)密度已高達(dá)百萬(wàn)量級(jí)，且在所部署的雷達(dá)中，具備滑變、跳變、甚至隨機(jī)捷變多

2、數(shù)信號(hào)參數(shù)能力的新型復(fù)雜體制雷達(dá)已成為主流。如此密集、復(fù)雜、多變的信號(hào)環(huán)境造成了脈沖的大量丟失以及信號(hào)參數(shù)空間的嚴(yán)重交疊，極大破壞了分選所利用的信號(hào)規(guī)律性，導(dǎo)致構(gòu)建在上述五參數(shù)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)分選方法性能急劇下降，甚至完全失效。輻射源信號(hào)分選，特別是針對(duì)各種新型復(fù)雜體制雷達(dá)的信號(hào)分選已成為電子偵察信號(hào)處理的嚴(yán)重瓶頸，并成為進(jìn)一步提高電子對(duì)抗裝備性能所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，本文針對(duì)未知雷達(dá)情形，從雷達(dá)輻射源信號(hào)特征提取與性能分析、新型分選

3、模型與算法設(shè)計(jì)、分選結(jié)果的置信度評(píng)價(jià)三個(gè)重要方面對(duì)復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)分選的相關(guān)理論問(wèn)題展開(kāi)了深入討論和研究。其主要工作和研究成果如下： 1．為降低經(jīng)典五參數(shù)組成的信號(hào)空間的交疊程度，提出瞬時(shí)頻率(IF)派生特征和模糊函數(shù)主脊(AFMR)切面特征提取算法，以便提取和補(bǔ)充新的分選參數(shù)，構(gòu)建更為有效的分選特征向量。 復(fù)雜雷達(dá)輻射源信號(hào)多為非平穩(wěn)信號(hào)。針對(duì)這一特點(diǎn)，本文對(duì)瞬時(shí)自相關(guān)算法進(jìn)行改進(jìn)，用于提取信號(hào)的IF特征。在此基

4、礎(chǔ)上，提出一種基于級(jí)聯(lián)歸一化處理的IF派生特征提取方法，對(duì)IF作進(jìn)一步的特征提取，從而得到能較好描述信號(hào)脈內(nèi)調(diào)變差異、且具有一定抗噪性能的IF派生特征?；趯哟螞Q策和核模糊聚類(lèi)的分類(lèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的可行性和有效性。 模糊函數(shù)提供了有關(guān)信號(hào)結(jié)構(gòu)信息較為完整的描述。文中提出一種基于分?jǐn)?shù)自相關(guān)運(yùn)算和矩描述方法的AFMR切面特征提取算法。所提取的特征描述了AFMR走向、AFMR切面分布重心及有效慣性半徑，不僅具有良好的類(lèi)內(nèi)聚斂性和類(lèi)

5、間分離能力，且具有較好的抗噪性能和一定區(qū)分同類(lèi)型調(diào)制信號(hào)的能力。 2．針對(duì)復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)特征分布形式復(fù)雜、類(lèi)邊界歸并突出的問(wèn)題，提出兩種基于核方法的聚類(lèi)分選模型，并對(duì)其中涉及的各種相關(guān)理論問(wèn)題展開(kāi)詳細(xì)而專(zhuān)門(mén)的討論。 第一種分選模型以核硬聚類(lèi)算法為基礎(chǔ)。在該模型中，設(shè)計(jì)了基于相似性測(cè)度的有效性指標(biāo)以自動(dòng)探測(cè)脈沖流中的輻射源數(shù)目，提出柵格異常脈沖識(shí)別方法以檢測(cè)噪聲脈沖干擾，并在分選后處理中引入小類(lèi)別清理概念以控制分選

6、虛警率。同時(shí)，對(duì)模型與算法并行運(yùn)行的可能性進(jìn)行初步探討，給出一種可能的運(yùn)算模式。 第二種核分選模型采用模糊處理方式，以便更有效地處理復(fù)雜類(lèi)邊界的問(wèn)題。首先，將原空間中的一些著名有效性函數(shù)進(jìn)行核化推廣，提出具備有效性評(píng)價(jià)的核模糊聚類(lèi)算法作為分選算法的原型。其次，提出基于類(lèi)歸屬的異常脈沖識(shí)別方法，并結(jié)合核化有效性函數(shù)構(gòu)建了新的更為合理的分選有效性準(zhǔn)則。最后，引入模糊置信度評(píng)價(jià)分選所得各輻射源類(lèi)的聚散程度。 考慮輻射源數(shù)量、截

7、獲脈沖總數(shù)、脈沖漏失率、單列截獲脈沖數(shù)、異常脈沖數(shù)、環(huán)境信噪比以及同類(lèi)調(diào)制樣式等多種影響因素，論文深入研究了上述核分選模型和不同特征組合的分選性能。結(jié)果表明，核分選模型對(duì)復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)具有較好的分選效果，不僅對(duì)上述多種因素表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)健性，且可靠分選所需的單列脈沖數(shù)也遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)方法。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還給出一些有關(guān)不同特征組合分選性能的有用結(jié)論，這為探索新的有效分選特征向量提供了相應(yīng)的指導(dǎo)和依據(jù)。 3．探索性地提出DOA序差檢