基于PRI的高密度脉冲信号分选算法研究

论文摘要

雷达信号分选是雷达对抗中一个重要的组成部分,是现代高技术战争和将来的信息化战争中至关重要的环节,只有从随机交迭的信号流中分选出各个雷达脉冲序列之后才能进行信号参数的测量、分析、识别以及对雷达威胁辐射源施加压制式干扰或构造虚假目标回波信号进行各种欺骗式干扰。本文主要研究复杂电磁环境下的电子对抗系统信号分选的关键算法,对可用于实际工程实际的信号分选系统进行仿真。本文首先对雷达侦察机信号分选的环境进行了数字模拟。分析了信号源各参数的范围、测量精度对分选结果的影响。并使用Matlab针对不同PRI调制方式的信号源进行建模,产生尽可能真实的交错信号的脉冲描述字。在对信号源正确建模的基础上,详细研究了已有的几个经典的信号分选算法。其中重点研究了累计差值直方图法(CDIF)和序列差直方图法(SDIF),虽然这两种算法具有对脉冲丢失和脉冲干扰不敏感,计算速度较快的优点,但是随着电子战的发展,其性能已越来越无法适应现代战争的需求,主要表现为对PRI抖动雷达等PRI不断变化的雷达算法失效。针对这两种算法的缺点,本文提出了一种逐层分选的直方图算法,使直方图法在对抗抖动雷达时的性能有所提升。在序列搜索的方法上采用了一种改进的曲线拟合法,在不损失搜索精度的情况下大大降低了运算量提高了序列搜索的实时性。针对现代电子战信号环境的特点,重点研究了PRI变换,TOA平面变换法,脉冲折叠法等三种近年来新兴的分选算法。其中PRI变换法在进行修正后,可估计出高精度的PRI值,对多种调制方式的雷达具有很好的适应性,可作为最终分选方式;脉冲折叠法具有计算速度快,不受辐射源数目限制的优点,本文对其进行改进后,使其对几种调制雷达类型具有了一定的适用性,并提高了PRI估计精度;TOA平面变换可以显示不同辐射源的PRI调制方式,但其计算量巨大无法满足系统的实时性要求,本文使用其思想,将其用在主分选之后使用TOA差分提取调制信息。最后,本文采用以上三种方法提出一种综合的雷达信号主分选的算法,经仿真证明,其对高脉冲流密度、多辐射源,多种PRI调制方式的雷达信号具有很好的分选效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电子战背景及雷达对抗
• 1.2 雷达信号分选概述
• 1.2.1 雷达信号分选在电子对抗中的意义
• 1.2.2 信号分选的基本流程和工作原理
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 雷达信号环境的研究和建模
• 2.1 雷达信号分选参数
• 2.1.1 到达角（DOA）
• 2.1.2 射频（RF）
• 2.1.3 到达时间（TOA）
• 2.1.4 脉冲宽度（PW）
• 2.1.5 脉冲幅度（PA）
• 2.1.6 多参数分选
• 2.2 复杂体制PRI调制辐射源信号模型
• 2.2.1 常规（或恒定）的PRI
• 2.2.2 抖动PRI
• 2.2.3 参差PRI
• 2.2.4 滑变PRI
• 2.2.5 周期变化的PRI
• 2.3 雷达信号环境的特殊性以及影响信号识别和分析的因素
• 2.3.1 虚假脉冲
• 2.3.2 测量误差
• 2.3.3 脉冲丢失
• 2.4 雷达信号环境的软件实现
• 2.4.1 信号源建模的总体思路
• 2.4.2 单个辐射源脉冲流的产生
• 2.4.3 多个辐射源脉冲序列的合并
• 2.4.4 交错的脉冲描述字的产生
• 2.5 本章小结
• 第3章 PRI分选传统算法研究
• 3.1 扩展关联法（PRI窗口预置法）
• 3.2 统计直方图法
• 3.3 累计差值直方图（CDIF）
• 3.4 序列差直方图（SDIF）
• 3.5 逐层直方图分选法
• 3.6 雷达分选的序列搜索
• 3.6.1 直接序列搜索法
• 3.6.2 曲线拟合法序列搜索的原理
• 3.6.3 曲线拟合的LMS算法实现
• 3.6.4 曲线拟和法的改进
• 3.7 本章小结
• 第4章 PRI分选新算法研究
• 4.1 PRI变换
• 4.1.1 相关函数鉴频技术
• 4.1.2 PRI变换的基本原理
• 4.1.3 离散PRI变换的实现
• 4.1.4 修正PRI变换
• 4.1.5 PRI变换的适用性分析
• 4.2 脉冲折叠算法
• 4.2.1 雷达脉冲PRI的折叠算法
• 4.2.2 实例分析及算法改进
• 4.3 TOA平面变换法
• 4.3.1 TOA平面变换矩阵
• 4.3.2 概率密度滤波
• 4.3.3 相关匹配滤波
• 4.3.4 镜像点去除滤波
• 4.3.5 TOA差分算法
• 4.4 一种适合复杂信号环境的综合分选方法
• 4.4.1 综合分选算法流程
• 4.4.2 算法仿真
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢