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1、雷達(dá)輻射源信號(hào)特征研究是電子情報(bào)偵查(ELINT)、電子支援偵查(ESM)和雷達(dá)威脅告警(RWR)系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為輻射源信號(hào)分選和識(shí)別的前提和基礎(chǔ),特征分析水平直接決定了電子偵查設(shè)備性能的發(fā)揮并影響后續(xù)的作戰(zhàn)決策。隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)的激烈對(duì)抗,新型復(fù)雜體制雷達(dá)不斷投入使用并逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,電子對(duì)抗信號(hào)環(huán)境變得異常密集、復(fù)雜和多變,造成原有的信號(hào)規(guī)律被極大的破壞,導(dǎo)致基于載波頻率(RF)、到達(dá)時(shí)間(TOA)、脈沖寬度(PW)、脈沖幅度
2、(PA)以及到達(dá)角(DOA)的常規(guī)五參數(shù)特征提取方法已遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代電子對(duì)抗的需要。雷達(dá)輻射源信號(hào)新特征的提取,尤其是針對(duì)復(fù)雜體制雷達(dá)信號(hào)的特征提取面臨著前所未有的挑戰(zhàn),已經(jīng)成為電子對(duì)抗領(lǐng)域必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。我國(guó)的電子對(duì)抗研究專家們?cè)陂L(zhǎng)期的理論研究和工程實(shí)踐中深深感到,理論研究水平的滯后已嚴(yán)重制約了我國(guó)電子對(duì)抗裝備技術(shù)的進(jìn)一步提高。只有加強(qiáng)復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)本質(zhì)特征的研究,探索和補(bǔ)充新的有效特征參數(shù),才能從根本上提高現(xiàn)有的電子偵查
3、技術(shù)水平。為此,本文針對(duì)復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào),提出一種輻射源信號(hào)時(shí)頻原子特征分析方法,以一種全新的思路對(duì)輻射源信號(hào)的脈內(nèi)特征展開(kāi)了深入的研究,獲得了如下的研究成果: 1.提出一種基于Gabor原子的輻射源信號(hào)特征提取方法。首先構(gòu)建了適宜輻射源信號(hào)分解的過(guò)完備Gabor原子庫(kù),并引入量子遺傳算法(QGA),提出基于改進(jìn)QGA的原子分解快速算法解決匹配追蹤(MP)過(guò)程計(jì)算量過(guò)大難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,對(duì)五類典型雷達(dá)輻射源信號(hào)進(jìn)
4、行時(shí)頻原子分解,得到表示信號(hào)特征信息的最匹配Gabor原子,并深入分析了不同調(diào)制類型輻射源信號(hào)Gabor原子特征參數(shù)之間的差異。最后,通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)原子特征性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,僅需要少量的Gabor即可以表示出原先信號(hào)的主要特征信息,所提取的Gabor原子特征不僅具有良好的噪聲抑制能力,且可以得到不含有交叉項(xiàng)干擾的時(shí)頻分布。 2.針對(duì)雷達(dá)輻射源信號(hào)本身固有的屬性,構(gòu)建了時(shí)域和頻域聚集性能更加優(yōu)越的過(guò)完備Chirplet
5、原子庫(kù),并提出基于該庫(kù)的輻射源信號(hào)特征提取方法。同時(shí),引入更多生物基因的進(jìn)化概念,提出一種新DNA進(jìn)化算法(NDEA)。多個(gè)典型測(cè)試函數(shù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法具有收斂速度快、迭代次數(shù)少和全局搜索能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,提出基于NDEA的MP快速算法進(jìn)一步降低最佳原子搜索的計(jì)算復(fù)雜度。得到表示典型輻射源信號(hào)特征信息的最匹配Chirplet原子,并對(duì)比分析Gabor原子和Chirplet原子庫(kù)的性能差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于Chirplet原
6、子的輻射源信號(hào)特征分析僅需要更少量的原子可以得到比Gabor原子更準(zhǔn)確的特征信息,且對(duì)于分析一類時(shí)頻域都重疊的多分量輻射源信號(hào)同樣有效。 3.為了更有效的度量不同輻射源信號(hào)頻譜之間的差異,提出了基于Spectrum原子的輻射源信號(hào)特征提取方法。首先總結(jié)了當(dāng)前主要的幾種頻譜特征提取方法的優(yōu)缺點(diǎn),在對(duì)典型輻射源信號(hào)頻譜特征分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)可以反映信號(hào)局部頻譜結(jié)構(gòu)的Spectrum原子,并提出多尺度Spectrum原子庫(kù)構(gòu)建方法。同
7、時(shí),采用基于庫(kù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和FFT的原子分解快速算法提取出各類典型輻射源信號(hào)最匹配Spectrum原子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提取的Spectrum原子參數(shù)具有一定的物理意義,不僅可以反映出不同調(diào)制類型輻射源信號(hào)頻譜之間的差異,而且,對(duì)同一調(diào)制類型不同調(diào)制參數(shù)的輻射源信號(hào),同樣可以對(duì)其進(jìn)行有效區(qū)分。 4.深入研究了有噪聲情況下雷達(dá)輻射源信號(hào)的時(shí)頻原子特征性能。提出了Chirplet原子派生特征提取算法,并設(shè)計(jì)了基于層次決策的信號(hào)分類方法對(duì)C
8、hirplet原子特征的分類性能和抗噪性能進(jìn)行了分析。同時(shí),提出Spectrum原子特征向量構(gòu)建方法,并分別采用層次決策和核聚類兩種方法實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的自動(dòng)分類和參數(shù)估計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提取的原子特征類內(nèi)聚集性強(qiáng),類間分離度大,能較好的描述各類信號(hào)的分類信息,并具有良好的噪聲抑制能力,進(jìn)一步驗(yàn)證了時(shí)頻原子分析方法對(duì)于復(fù)雜體制雷達(dá)輻射源信號(hào)脈內(nèi)特征提取的有效性和可行性。 本文研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(No.60572143)和國(guó)
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