关键词:
雷达信号分选
雷达信号识别
分数阶傅里叶变换
硬件设计
摘要:
随着被动体制雷达的不断发展,其先敌发现能力、隐身能力等优势使得其不断的被应用于电子侦察、电子对抗等领域。辐射源信号脉内特征描述及分选识别是被动体制雷达的关键技术。现代电子侦察设备工作电磁环境恶劣,环境中电磁辐射源数量多、频带宽、脉冲信号空间分布密集。为了更好的探测目标以及满足特定的性能需求,辐射源脉冲信号的调制方式往往多样复杂,基于常规参数的辐射源识别手段能力有限。当今电子侦察设备需要能够识别高脉密,多脉内、脉间调制类型的脉冲信号并且需要雷达信号处理平台满足实时性及稳定性。针对脉冲信号脉内调制类型,以及脉间PRI多样调制类型的分选识别算法,以及要实现算法流程处理的实时和稳定,本文主要围绕以下工作展开研究:首先,对常见雷达信号脉内调制类型特点展开分析,从数学公式着手介绍其典型信号时域、频域、相位等特征的数学描述。对信号的常规参数及其测量方式加以介绍,分析其不足。通过时频分析方法着手,采用分数阶傅里叶变换理论,从时频二维角度解析脉冲信号,反映出不同调制类型信号存在的特点,由于其二维特点数据量大,难以量化,所以依靠分数阶傅里叶变换的性质,取特定的同阶数时频特征描述信号调制类型,然后通过使用对称Holder系数,对时频分析所获取的信号脉内调制特征实现参数化表示,完成整个基于时频分析的信号脉内调制特征的参数提取工作。其次,脉冲信号所获取的参数多样化,面对高脉密的复杂电磁环境,本文所设计的分选识别算法流程可以基于多个维度参数,设计为主次算法,梯度执行,分别为预分选算法、主识别算法、匹配识别算法三个步骤。其中,预分选算法是基于PRI参数的分选方法,能够对常见PRI调制类型进行分选,合理利用了脉间时间参数并降低了后续分选脉冲流密度,并介绍了各类常见的PRI调制类型及其特点,分析常见PRI分选算法后,本文使用了一种改进的PRI变换算法,其能够适应各类常见PRI调制类型且均有稳定的分选能力,适合作为预分选算法。其次,主识别算法核心在于本文时频分析及对称Holder系数提取所获得的脉内特征参数,其二维的特征描述向量加上信号频率参数,组成三维参数集合,利用DBSCAN聚类算法完成对预分选后脉冲集合的进一步识别,由于所选取的参数对描述脉冲信号调制特性具有较强的抽象描述能力,再结合预分选,到这一步基本上可以对辐射源脉冲信号完成识别。最后,使用脉冲描述字中的其余常规参数,利用雷达参数库中预载的雷达参数,完成匹配识别功能,完成对信号分选识别算法的补充,也可以更快速的找出特定辐射源目标。在工程化实现识别算法方面,估算运算量结合实时性需求,本文以TMS320C6678硬件DSP平台作为主信号处理平台,结合其多核并行加速程序的工作模式,设计了一整套三步骤的分选识别系统的DSP软件化工程,通过软件调试结合天线实测数据完成对本文数字侦察处理平台上脉冲信号分选识别系统的性能检验。