一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法及系统

技术领域

本发明涉及波形单元提取技术领域，具体是一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法及系统。

背景技术

随着雷达技术的发展，以有源相控阵为代表的多功能雷达越来越多的部署在战场电磁环境中，多功能雷达功能多样，波形复杂，对电子侦察构成了极大的挑战。波形单元是多功能雷达的基本组成部分，其提取效果的好坏对辐射源型号识别、辐射源工作模式判别都有着重要的影响。刘海军(刘海军，樊昀，李悦等.多功能雷达建模中的雷达字提取技术研究[J].国防科技大学学报，2010，32(2))提出基于三级匹配的雷达字提取算法，但该方法需要提前已知波形库，这对于电子对抗的应用场景往往难以实现。马爽(马爽、柳征、姜文莉，基于幅度变化点检测的多功能雷达脉冲列解析方法[J].电子学报，2013,41(7))利用幅度的变化检测雷达波形，但由于实际场景中伴随着杂波、噪声和干扰使得幅度会出现较大的畸变，导致雷达波形提取不准确。方旖(方旖，陈秋菊，潘继飞等.基于贝叶斯的多功能雷达脉冲列变化点检测[J].指挥与控制学报，2019,5(4))采用滑窗划分波形单元，但缺乏划分滑窗长度的依据。付雨欣(付雨欣、黄洁、蒋能等，基于点阵图模型的多功能雷达波形单元提取方法及系统，申请号：CN202210585348.6)基于点阵图模型提取雷达波形单元，但由于图像处理耗时较多，其难以满足实时处理的需求。

传统波形单元提取方法大多需提前获取雷达的波形单元集合，这对于电子对抗这种非合作场景往往难以满足。而基于幅度变化的雷达波形单元提取会由于幅度畸变而产生波形提取准确率不高的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法及系统，解决现有技术存在的波形提取准确率不高、雷达波形提取算法的适应性不强等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法，对基于脉冲脉宽提取的脉冲序列组进行序列相关，将相关成功的脉冲序列组确认为雷达波形单元。

作为一种优选的技术方案，包括以下步骤：

S1，脉冲脉宽聚类：对脉冲脉宽进行聚类；设脉冲序列为X＝{x

x

式(1)中rf

S2，脉冲序列组提取：对脉宽聚类后的脉冲提取脉冲序列组；

S3，脉冲序列组相关：对脉冲序列组进行序列相关处理，将输入脉冲序列与库脉冲序列进行匹配；

S4，匹配判断：判断脉冲序列组是否匹配成功；

S5，脉冲序列组库更新：根据输入脉冲序列与库脉冲序列各自的移位脉冲个数，更新库脉冲序列组UpdateLibSeqDat；

S6，波形单元提取：在更新的脉冲序列组库中提取波形单元。

作为一种优选的技术方案，步骤S1包括以下步骤：

S11，逐个输入脉冲；

S12，判断脉冲是否遍历完成：若是，则进入步骤S13；若否，则结束对脉冲脉宽进行聚类；

S13，遍历当前现有脉宽分组；

S14，判断是否存在匹配成功的脉宽分组：若是，则更新脉宽分组中心值，然后结束对脉冲脉宽进行聚类；若否，则新建脉宽分组，将脉宽值赋值给脉宽分组中心值，然后结束对脉冲脉宽进行聚类。

作为一种优选的技术方案，步骤S14中，判断是否存在匹配成功的脉宽分组的具体方法为：

将脉冲x

|pw

其中，Gate

则认为脉冲x

作为一种优选的技术方案，步骤S2包括以下步骤：

S21，判断重频是否计算完成：若是，则结束脉冲序列组提取；若否，则进入步骤S22；

S22，计算两两相邻脉冲重频Pri

S23，判断Pri

S24，新建脉宽分组，将脉宽值赋值给脉宽分组中心值，然后结束脉冲序列组提取。

作为一种优选的技术方案，步骤S23中，MinValidPRI取值为300us，MaxValidPRI取值为7000us。

作为一种优选的技术方案，步骤S3包括以下步骤：

S31，设输入的脉冲序列组为

InSeqDat

LibSeqDat

SigSeq

式(3)中，SigSeq

LibSeq

式(4)中，rf

脉冲序列组匹配的条件为相对到达时间匹配，相对到达时间的匹配条件为式(5)；

|rtoa

式(5)中，rtoa

S32，分别移动输入脉冲序列组i个脉冲和库脉冲序列组j个脉冲得到移位输入序列InSeqDat

MatchNum＝max(K

式(5)中，SigSeq

作为一种优选的技术方案，步骤S4包括以下步骤：

S41，根据式(7)计算输入脉冲序列与库脉冲序列的匹配比例；

SeqMatRatio＝MatchNum/min(SigSeqNum,LibSeqNum)； (7)

S42，根据式(8)判断序列匹配比例SeqMatRatio是否满足匹配门限Gate

SeqMatRatio≥Gate

作为一种优选的技术方案，步骤S6中，雷达波形单元的条件是脉冲序列组中的脉冲个数≥NumGate

一种基于序列相关的雷达波形单元提取系统，用于实现所述的一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法，包括依次连接的以下模块：

脉冲脉宽聚类模块：用以，对脉冲脉宽进行聚类；设脉冲序列为X＝{x

x

式(1)中rf

脉冲序列组提取模块：用以，对脉宽聚类后的脉冲提取脉冲序列组；

脉冲序列组相关模块：用以，对脉冲序列组进行序列相关处理，将输入脉冲序列与库脉冲序列进行匹配；

匹配判断模块：用以，判断脉冲序列组是否匹配成功；

脉冲序列组库更新模块：用以，根据输入脉冲序列与库脉冲序列各自的移位脉冲个数，更新库脉冲序列组UpdateLibSeqDat；

波形单元提取模块：用以，在更新的脉冲序列组库中提取波形单元。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明在对多功能雷达对象进行深入分析的基础上，首先进行脉宽聚类，然后进行脉冲序列组提取并相关，最后在相关成功的脉冲序列组中提取波形单元；

(2)本发明在不需要提前获取雷达波形单元的前提下，可准确的提取雷达的波形单元，且提取效果不受幅度畸变的影响，可提高雷达波形提取算法的适应性，从而提升电子战系统对多功能雷达的识别与感知能力。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于序列相关的雷达波形单元提取方法的流程图；

图2为脉宽聚类流程图；

图3为提取脉冲序列组流程图；

图4为更新脉冲序列组流程图；

图5为雷达波形单元提取结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图5所示，本发明在对多功能雷达对象进行深入分析的基础上，首先进行脉宽聚类，然后进行脉冲序列组提取并相关，最后在相关成功的脉冲序列组中提取波形单元。

本发明在不需要提前获取雷达波形单元的前提下，可准确的提取雷达的波形单元，且提取效果不受幅度畸变的影响，可提高雷达波形提取算法的适应性，从而提升电子战系统对多功能雷达的识别与感知能力。

本发明提出一种基于序列相关的多功能雷达波形提取方法。

由于相同雷达波形单元其重频序列变化有较好的重复性，且在一个波形单元脉宽值一般不会变化。本发明首先在对脉宽进行聚类的基础上，并根据有效的波形单元重频范围提取得到脉冲序列组，然后对脉冲序列组进行序列相关处理，最后将相关成功的脉冲序列组确认为雷达波形单元。

基于序列相关的雷达波形单元提取方法的处理流程如所示，其详细实施步骤如下：

第一步：脉冲脉宽聚类：

设脉冲序列为X＝{x

x

式(1)中rf

1)获取当前脉冲脉宽值，并将第i个脉宽值pw

|pw

若满足则认为第i个脉宽值与第j个脉宽分组匹配成功，则更新脉宽中心值，否则转入步骤2)；

2)新建脉宽分组，将脉宽值赋值给脉宽分组中心值。

第二步：脉冲序列组提取：

对每个脉宽分组的重频值进行计算，若Pri

[MinValidPRI,MaxValidPRI]范围内，且脉冲个数大于等于NumGate

第三步：脉冲序列组相关：

1)设输入的脉冲序列组为

InSeqDat

LibSeqDat

SigSeq

式(3)中，rf

LibSeq

式(4)中，rf

|rtoa

式(5)中rtoa

2)分别移动输入脉冲序列组i个脉冲和库脉冲序列组j个脉冲得到移位输入序列

InSeqDat

和库序列LibSeqDat

MatchNum＝max(K

第四步：判断脉冲序列组是否匹配成功：

根据式(7)计算输入脉冲序列与库脉冲序列的匹配比例。

SeqMatRatio＝MatchNum/min(SigSeqNum,LibSeqNum)； (7)

根据式(8)判断序列匹配比例SeqMatRatio是否满足序列匹配比例门限Gate

SeqMatRatio≥Gate

第五步：脉冲序列组库更新：

根据输入脉冲序列与库脉冲序列各自的移位脉冲个数，更新库脉冲序列组UpdateLibSeqDat，其示意图见图4。

第六步：波形单元提取：

在更新的脉冲序列组库中提取波形单元，雷达波形单元的条件是脉冲序列组中的脉冲个数大于等于波形单元脉冲个数门限NumGate

本发明具有如下效果：

本发明提出的基于序列相关的雷达波形单元提取方法，首先基于相同雷达波形单元脉宽基本不变的前提，对脉宽进行聚类，并根据脉冲重频和脉冲个数提取脉冲序列组，然后将脉冲序列组进行相关，最后从相关成功的脉冲序列组中提取波形单元。仿真数据表明，本方法可准确的提取多功能雷达的波形单元。

实施例2

如图1至图5所示，作为实施例1的进一步优化，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下技术特征：

为验证本方法的有效性，采用多功能雷达仿真信号对本方法进行验证，仿真参数如表1所示。如图5所示，提取得到了4种波形参数，波形脉冲分别由4种不同的颜色进行标识。黑框内标识了波形单元1～波形单元4的频率、重频和脉宽，其参数与设置的仿真信号参数一致，由此可知本方法可准确的提取雷达波形单元。

表1仿真参数表

如上所述，可较好地实现本发明。

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。