雷達(dá)信號分選技術(shù)研究

【摘 要】現(xiàn)代電子抗干擾技術(shù)隨著時(shí)間的流逝在近十年來得到了很大的進(jìn)步和發(fā)展，本論文是結(jié)合我們實(shí)際工作，通過不斷對民航系統(tǒng)雷達(dá)工作機(jī)制的研究和掌握，結(jié)合電子對抗中不能回避的日益復(fù)雜的電磁環(huán)境。重點(diǎn)討論從復(fù)雜的電磁環(huán)境中如何能夠?qū)崟r(shí)分離每部雷達(dá)源輻射的信息，并且在民航系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)獲取到其精確的參數(shù)，來正確引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾等處理。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)信號分選 脈內(nèi)特征 PRI 變換法

1 選題的背景和意義

對于民用航空而言，隨著通信技術(shù)的不斷提高，地方電臺(tái)鋪設(shè)的密度不斷增多，導(dǎo)致航空管制員在指揮航班進(jìn)行正常起飛、巡航、著陸的過程中，經(jīng)常會(huì)在雷達(dá)屏幕上發(fā)現(xiàn)干擾目標(biāo)或假目標(biāo)存在，這給航空管制員的工作增加了一定的難度，對正常的航空管制帶來了諸多影響。雷達(dá)信號分選技術(shù)，能夠幫助我們對管制雷達(dá)捕獲的信號進(jìn)行特性分析，從中識(shí)別出各種干擾源和假目標(biāo)源，通過信號的分選篩查，濾除這些無用的信號源，然后投影到管制雷達(dá)屏幕當(dāng)中，為航空管制工作的正常運(yùn)行鋪平道路。綜上，雷達(dá)信號分選技術(shù)研究具有十分深遠(yuǎn)和重要的意義。

2 雷達(dá)信號傳統(tǒng)的分選算法

2.1 雷達(dá)信號傳統(tǒng)分選算法

傳統(tǒng)雷達(dá)信號的分選可以分為兩個(gè)階段，即預(yù)分選和主分選。其中一般使用 RF、DOA、PW[1]等對信號進(jìn)行分選的方法正常都是用在預(yù)分選階段，但是當(dāng)上述的這些方法不能應(yīng)用于相互交迭的信號去完全的分選出來時(shí)，此時(shí)就需要利用脈沖TOA信息去做進(jìn)一步的分選工作，即所謂的重頻分選。本章主要先通過介紹各種重頻模型，最后將重點(diǎn)問題落在研究基于PRI的雷達(dá)輻射源信號分選。

2.2 PRI變換法的基本原理

我們假設(shè)脈沖到達(dá)監(jiān)測點(diǎn)的時(shí)間，是通過采用脈沖序列前面到達(dá)監(jiān)測點(diǎn)的那段脈沖所用的時(shí)間作為參考基準(zhǔn)點(diǎn)的。那么可以設(shè) ，它們分別為脈沖的有效到達(dá)時(shí)間，其中 表示本次采樣所需的總共的脈沖數(shù)。如果我們只將 TOA 值作為使用參數(shù)，那么對于采樣脈沖來說，我們就能夠?qū)@個(gè)脈沖序列進(jìn)行建模，這樣表示成單位沖擊函數(shù)的和的公式如下：

（1）

下面是 的積分變換公式：

（2）

式中 ，有數(shù)學(xué)方法可以得到， 所描述的是一種 PRI 頻譜圖，也就是說在有 PRI 值的地方將會(huì)出現(xiàn)峰值。

（3）

由式（3）可知，這是一種與自相關(guān)函數(shù)相類似的一種復(fù)值積分方程式。 PRI 變換就是以這個(gè)方程式為基礎(chǔ)，現(xiàn)在，我們設(shè)其自相關(guān)函數(shù)的表達(dá)式如下：

（4）

其中，將PRI積分變換公式與自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式相對比來看，我們可以發(fā)現(xiàn)PRI積分變換公式的被積函數(shù)比自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式多出了一個(gè)相位因子 或 。所以我們只能通過采樣 PRI 變換的頻譜圖來盡可能完全的去抑制子諧波。

我們從仿真的結(jié)果能夠看出，PRI 變換法它不僅能夠有效地克服直方圖法中的諧波干擾，同時(shí)也得到了正確的 PRI 估計(jì)。但是其計(jì)算量過大。PRI 變換的算法它是以運(yùn)算量的增加來換取達(dá)到了抑制諧波的目的，運(yùn)算量比上述兩種直方圖算法要大很多，所以它是以犧牲時(shí)間為代價(jià)換取的抑制諧波的效果。

3 一種綜合的雷達(dá)信號分選算法探究

3.1 序列差值直方圖算法的原理

序列差值方式的直方圖算法（SDIF）是對累積差值方式的直方圖算法（CDIF）進(jìn)行改進(jìn)的一種分選方法。算法如下：首先，計(jì)算兩相鄰脈沖的到達(dá)時(shí)間（TOA）的差值，以此差值構(gòu)成第一級直方圖，并計(jì)算此時(shí)的檢測門限值，然后對脈沖信號的子諧波進(jìn)行檢測，若此時(shí)有且只有一個(gè)數(shù)值超過設(shè)定的檢測門限，就把這個(gè)數(shù)值當(dāng)做潛在的雷達(dá)的 PRI 中心值進(jìn)行后續(xù)的序列檢索；當(dāng)有多個(gè)信號輻射源出現(xiàn)時(shí)，在形成的第一級的差值直方圖中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè) PRI 中心值超過設(shè)定的檢測門限的情況，而且都與實(shí)際 PRI 值不相同，此時(shí)不進(jìn)行后續(xù)的序列檢索，而是直接計(jì)算下一級差值的直方圖，并對可能的 PRI 中心值進(jìn)行后續(xù)的序列檢索。從接收到的脈沖流中分離分選出相應(yīng)的信號脈沖序列，然后對剩余的脈沖序列從第一級開始形成新的差值直方圖，經(jīng)過子諧波檢驗(yàn)后，若有多個(gè)峰值大于檢測門限，則從大于門限的峰值所對應(yīng)的最小脈沖間隔起進(jìn)行序列檢索，最后進(jìn)行參差鑒別。SDIF 算法的改進(jìn)之處在于它只對當(dāng)前級的差值直方圖檢測。

3.2 SDIF 算法的檢測門限

通過觀察可以看出，臨近的脈沖信號的間隔值和峰值成反比，這種結(jié)果我們可以通過多種方法來計(jì)算，此處我們是使用直方圖法計(jì)算，通過測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道脈沖的數(shù)量和脈沖之間的間隔有著某種關(guān)系。

3.3 SDIF算法的改進(jìn)

（1）SDIF算法對于有著不相同級別直方圖中的時(shí)間差不進(jìn)行累積和統(tǒng)計(jì)所需的時(shí)間結(jié)果。（2）我們通過計(jì)算SDIF的第一級的時(shí)候，如果在所有這些值當(dāng)中只有一個(gè)值超過閾值，那么用次門限值來完成序列查詢。如果存在多輻射源的情況，當(dāng)我們完成對 SDIF 的第一級計(jì)算的時(shí)候，將會(huì)出現(xiàn)我們并不期待的峰值，此峰值會(huì)超過我們所設(shè)定的門限，計(jì)算的這些值當(dāng)中沒有一個(gè)是 PRI值，在這種情況下我們應(yīng)計(jì)算第二級的 SDIF，此外要停止查詢序列。（3）修正檢測門限。

4 結(jié)語

雷達(dá)信號隨著現(xiàn)代環(huán)境的變化而日益復(fù)雜多元化，與日俱增的脈沖流密度也達(dá)到了極高的數(shù)值范圍，對雷達(dá)的體系結(jié)構(gòu)造成了很大威脅。本文闡述了雷達(dá)脈沖信號分選在當(dāng)前環(huán)境下的重要作用并分別論述現(xiàn)階段已有的分選算法，比較每種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并在文章的最后提出基于SDIF算法和修正PRI變換算法相結(jié)合的一種綜合分選方法。希望在日后的工作當(dāng)中，可以對論文中遺留的問題與不足之處做出更進(jìn)一步的改進(jìn)與完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂遠(yuǎn).復(fù)雜調(diào)制雷達(dá)信號的調(diào)制識(shí)別與參數(shù)估計(jì)算法研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2009.

[2] 曾成金.脈沖雷達(dá)信號分選概述[J].電信技術(shù)研究，2002（12）：25-30.

作者簡介：王楊（1986—），男，遼寧沈陽人，碩士，工程師，研究方向：電子與通信工程。