雷達信號成形規(guī)律的樣本體系描述方法

孟祥豪，羅景青，劉 凱

(1.電子工程學院電子對抗與信息處理重點實驗室， 合肥230037;2.解放軍61541部隊， 北京100094)

0 引言

為了正確處理偵察接收機截獲的大量雷達脈沖信號，對不同功能、不同體制的雷達發(fā)射的波形設計準則、脈沖信號成形規(guī)律進行研究，并基于雷達發(fā)射脈沖的設計準則和成形規(guī)律，建立描述不同雷達信號的數(shù)學模型，對不同類型的脈沖信號進行提取，能夠為電子對抗的決策制定提供依據(jù)，具有極其重要的軍事意義［1］。

所謂雷達脈沖成形規(guī)律，是對不同雷達不同功能時發(fā)射脈沖列的參數(shù)時頻域特征描述，能夠反映雷達實現(xiàn)不同功能時的波形設計準則和反偵察反干擾能力。因此，雷達脈沖成形規(guī)律提取技術實際上是一種脈沖列特征分析描述技術。對于脈沖列特征分析描述技術，已有很多的研究成果，如雷達字描述方法［2］、模板脈沖序列描述方法［3］、遞歸擴展直方圖法［4］等，這些方法都能較好地描述雷達脈沖參數(shù)之間的時序變化規(guī)律及脈沖信號的去交錯問題，但卻沒有從雷達波形設計、脈內(nèi)特征變化特點等角度去考慮脈沖成形規(guī)律的描述和處理問題。文獻［5］引入系統(tǒng)建模工具Yoyos模型［6］，對雷達信號的脈內(nèi)變化規(guī)律進行了研究，提取信號瞬時參數(shù)的擴散特征用于特定輻射源識別，取得了較好的效果，但是這種方法僅僅針對于雷達單一工作模式下的某一類型脈沖信號，而且研究對象基于單脈沖，對脈沖參數(shù)的變化特點與雷達功能的關系沒有提及。文獻［7］對輻射源脈沖等級和統(tǒng)計參數(shù)等級進行了聯(lián)合參數(shù)建模，從而實現(xiàn)了對復雜體制雷達輻射源的建模和識別，該方法對雷達發(fā)射脈沖之間的參數(shù)變化規(guī)律進行了較為完整的描述，但是對于脈沖內(nèi)部特征的規(guī)律性變化沒有研究，而且對于雷達不同工作模式的脈沖內(nèi)外部變化規(guī)律沒有提及。

雷達工作在不同的工作方式、工作模式以及實現(xiàn)不同的功能時，其發(fā)射的脈沖信號存在特有的變化規(guī)律。同時，雷達為了達到反偵察抗干擾的目的，在發(fā)射波形的設計上同樣具有某些遵循準則。因此，本文在雷達執(zhí)行不同任務時，其發(fā)射脈沖信號時頻域參數(shù)變化特點的基礎上，從雷達波形設計的角度考慮其脈沖信號的成形規(guī)律，并提出一種樣本體系的描述方式，從而對雷達脈沖信號參數(shù)變化規(guī)律進行分析和描述。

1 雷達信號脈沖成形規(guī)律分析

1.1 雷達多功能工作的層級模型

雷達在開機進行工作時，其發(fā)射的信號具有“功能/模式/脈沖”的層級關系。本文以雷達的典型功能搜索和跟蹤為例。首先對涉及的相關概念進行闡述。

(1)雷達功能:雷達根據(jù)不同的戰(zhàn)術目的，不同的環(huán)境而執(zhí)行的不同活動。

(2)工作模式:在一次波束駐留時間內(nèi)或一段特定時間段內(nèi)，雷達所執(zhí)行的活動，是雷達任務調(diào)度的最小單位。

(3)波形庫［8］:雷達內(nèi)置的發(fā)射波形的集合，各種波形或波形的組合對應某一個工作模式。

雷達在進行工作時，每一種雷達功能分解為一系列的工作模式，并采用時間上分割的方式輪流執(zhí)行各種工作模式，進而實現(xiàn)多種雷達功能的并行執(zhí)行。而雷達的每一個工作模式通過波形庫映射成脈沖列信號。雷達多種功能并行執(zhí)行的示意圖如圖1所示。

圖1 雷達多功能并行執(zhí)行示意圖

1.2 復雜體制雷達脈沖信號時頻域特征參數(shù)建模

雷達工作在不同的工作模式，可以實現(xiàn)不同的雷達功能。為了更好地反偵察和抗干擾，在雷達執(zhí)行不同的功能時，其特征參數(shù)設置符合相應的規(guī)律。本節(jié)針對雷達的波形設計準則，分析現(xiàn)代復雜體制雷達不同的應用中發(fā)射脈沖信號的參數(shù)設置準則和變化規(guī)律，并對不同變化類型的發(fā)射脈沖信號進行建模。

1.2.1 頻率特征

雷達脈沖頻率調(diào)制的目的是進行目標探測跟蹤和抑制雜波干擾等。例如，對于改善目標速度跟蹤檢測性能的雷達，載波頻率較為固定;對于提高雜波濾除性能的雷達，采用載波頻率變化的情況較多。因此，不同功能的雷達，其脈沖載波頻率具有鮮明的特征。

同時，雷達的頻域參數(shù)與雷達的應用之間有密切的關系，不同特點的雷達其頻率值或頻率變化范圍一般也不同。對于遠程警戒雷達，其一般用于監(jiān)視宇宙飛船、洲際導彈等目標，其頻率處于超高頻波段(UHF，300 MHz～1 000 MHz);L波段(1 000 MHz～2 000 MHz)是地面遠程對空警戒雷達的首選頻段，頻率處于該波段的雷達能夠得到較好的目標檢測性能;S波段(2 000 MHz～4 000 MHz)的雷達可用作對空警戒，該頻段是用于中程對空監(jiān)視的較好頻率;X波段(8 000 MHz～12 000 MHz)是跟蹤雷達的常用波段;對于介于S波段和X波段之間的C波段(4 000 MHz～8 000 MHz)，艦載對海及中低空警戒雷達、地基戰(zhàn)術雷達均使用該頻段;K波段(18 GHz～27 GHz)、Ka波段(27 GHz～40 GHz)及毫米波段常用于導彈導引頭等特種雷達。因此，雷達的頻率特征與雷達的功能之間有密切的關系，能夠反映雷達的功能范疇。

隨著電磁信號環(huán)境日益復雜，雷達技術發(fā)展和反偵察抗干擾要求的不斷提高，雷達頻率變化出現(xiàn)很多類型，主要有脈間頻率捷變和頻率分集等。

頻率捷變類型是現(xiàn)代多功能相控陣雷達使用最多的頻率變化類型，包括脈間頻率捷變和脈組間頻率捷變。其數(shù)學模型為

式中:f0(k)，k∈［1.m］，表示預先設定的m個頻率值，k是在區(qū)間［1，m］內(nèi)順序變化或隨機跳變的整數(shù)值。需要說明的是，脈間捷變類型的脈沖信號在一般情況下捷變的頻點只有若干個，不會每個脈沖都采用不同的頻點。其捷變的特點使該類脈沖信號具有良好的反偵察抗干擾能力，但是其動目標檢測能力弱于頻率固定信號。脈組捷變是指從幾組預先設置好的頻率集中選擇一組作為周期，循環(huán)進行跳變或者從一組頻率集跳變到另一組頻率集。

頻率分集可以減少目標回波起伏對雷達檢測性能的影響，提高雷達的抗干擾能力。頻率分集脈沖信號通常具有2～6個工作頻率，頻率值一般相差幾十兆赫茲到幾百兆赫茲，也可以分布在不同的頻段，其數(shù)學模型可用式(1)來表示。若是順序發(fā)射，則與脈間捷變順序變化原理相同;若是同時發(fā)射，則式(1)中參數(shù)k在同一個脈沖信號中取多個載頻值。

1.2.2 時域特征

時域參數(shù)主要包括到達時間(Time of Arrival，TOA)和脈沖寬度(Pulse Width，PW)兩個參數(shù)，TOA之差即為雷達信號的脈沖重復周期(Pulse Repetition Interval，PRI)。PRI和PW之間具有一定的相關性:一般采用PRI較大，PW較寬的脈沖波形搜索跟蹤遠區(qū)目標;采用PRI較小，PW較窄的脈沖波形搜索跟蹤近區(qū)目標。

若雷達工作在遠程搜索模式，則PRI較長，所需脈沖信號能量大，相應的信號脈沖寬度較寬;當預計搜索目標所在的距離，只在PRI的后半部分或后1/3的時間段時?？蓪@類目標的搜索距離波門安排在PRI的后半部分或后1/3時間段內(nèi)，而將重復周期的前半部分或前2/3時間段用于近距離目標搜索，此時雷達工作模式為遠近程同時搜索。該工作模式下脈沖的規(guī)律示意圖如圖2所示。

圖2 遠近區(qū)同時搜索模式脈沖規(guī)律示意圖

圖2中Ts為搜索脈沖重復周期，或者說是遠距離目標搜索時間間隔，它是由雷達最大作用距離所決定的，τ1為遠距離目標搜索脈沖寬度，τ2為近距離目標搜索脈沖寬度，Δτ為寬、窄脈沖之間的轉(zhuǎn)換時間，它是由相控陣雷達天線波束轉(zhuǎn)換時間確定的。PRI1、PRI2、…、PRIn分別為前后脈沖之間的間隔，這n個脈沖間隔可以任意排列組合，用以解決測距模糊等問題。組合的方式有脈寬參差變化、重復周期脈間參差變化;脈寬參差變化、重復周期脈組間參差變化;脈寬參差變化、重復周期滑變等。

在一個脈沖重復周期的n個脈沖中，一般安排一個用于遠區(qū)搜索的寬脈沖，其余的均為用于近區(qū)搜索的窄脈沖，設某型號雷達連續(xù)發(fā)射L組脈沖信號，則該模式下，時域參數(shù)聯(lián)合變化的數(shù)學表達式為

式中:PRIm，m∈［1，n］表示預先設定的n個重復周期值，m是區(qū)間［1，n］內(nèi)任一整數(shù)值。

若雷達確認了目標，則一方面要對目標進行跟蹤，另一方面要繼續(xù)對整個空域進行搜索。因此，此時雷達工作在邊跟蹤邊搜索的模式。在這種模式下，為了節(jié)省功率和設備量，要盡量放寬搜索數(shù)據(jù)率要求，允許較大的搜索間隔時間。同時，為了保證跟蹤的可靠性和跟蹤精度，跟蹤時間間隔要盡可能小。基于這個規(guī)則，這種模式下跟蹤時間會安插在搜索時間內(nèi)，其發(fā)射脈沖的規(guī)律示意圖如圖3所示。

圖3 邊搜索邊跟蹤模式脈沖規(guī)律示意圖

圖3中Ts為雷達對整個預定空域完成一次搜索所需的時間，在經(jīng)過Ts后天線又重新對整個搜索空域進行一次搜索。Tsi(i=1，2，…)為雷達分配的搜索時間，Tsi可以相同，也可以不同。Tt為雷達對所有目標完成一次跟蹤的時間，在一個Ts時間段內(nèi)，雷達對所有目標進行了兩次跟蹤，每次跟蹤的時間Tt均相同，跟蹤間隔分別為Tt+Tsi(i=1，2，…)，在每個跟蹤時間Tt內(nèi)跟蹤脈沖脈寬相等，重復周期可以在預置的幾個重復周期內(nèi)任意選擇。

本節(jié)對早期的雷達和現(xiàn)代復雜體制雷達在不同工作模式下發(fā)射的脈沖信號特征參數(shù)進行建模，并分析了其時頻域變化特點，給出了特征參數(shù)的數(shù)學模型和脈沖成形規(guī)律示意圖。綜上分析可以發(fā)現(xiàn)，雷達在不斷發(fā)展過程中，盡管工作模式日趨復雜，特征參數(shù)變化類型日趨多樣，但是不變的是雷達實現(xiàn)各種功能的基本準則依然是在盡可能保證準確跟蹤目標，全面搜索空域的前提下，使信號的抗干擾和反偵察性能盡量優(yōu)越。因此，對于偵察接收機截獲的PW和PRI多樣、聯(lián)合變化的脈沖序列，可以提取其脈沖成形規(guī)律，對后續(xù)該種雷達的快速篩選、威脅等級判別等奠定基礎。

2 樣本體系數(shù)學模型

本節(jié)主要介紹基于樣本體系的雷達信號脈沖成形規(guī)律提取方法。

2.1 脈沖信號結(jié)構(gòu)框架

樣本體系有搜索模式轉(zhuǎn)換樣本、脈沖樣本圖、樣本脈沖三個層次的內(nèi)容，分別對應雷達信號的工作模式、脈沖列、單脈沖三個等級，結(jié)構(gòu)框架如圖4所示。

從圖4可以看出，單脈沖等級描述的是雷達信號的脈內(nèi)調(diào)制特征;脈沖列等級描述的是信號之間的參數(shù)規(guī)律;工作模式等級描述的是雷達不同模式之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律。能否對雷達信號不同層次的脈沖成形規(guī)律進行描述，直接決定輻射源威脅水平的估計及態(tài)勢感知。因此，對雷達信號脈沖成形規(guī)律的提取進行研究具有非常重要的意義。

2.2 脈沖信號成形規(guī)律層級描述

(1)樣本脈沖定義及其數(shù)學模型

樣本脈沖(Pattern Pulse，PP)是雷達在某一工作模式下發(fā)射的脈沖信號脈內(nèi)特征的一種描述，用來描述雷達信號不同工作模式下脈沖內(nèi)部調(diào)制域的成形規(guī)律。

定義雷達在第i種工作模式時脈內(nèi)調(diào)制特征信息(Information of Intra-pulse Modulation Characteristic，IIMC)函數(shù)的概念

式中:MTC為調(diào)制類型碼，針對不同的調(diào)制類型定義不同的調(diào)制類型碼值。例如對于四種典型的脈內(nèi)調(diào)制類型，調(diào)制類型碼分別定義:恒載頻信號(MTC=1)，線性調(diào)頻信號(MTC=2)，相位編碼脈沖信號(MTC=3)，頻率編碼脈沖信號(MTC=4)。vector(MTC)為根據(jù)不同調(diào)制類型碼生成的維數(shù)不同，且包含參數(shù)類型不同的脈內(nèi)調(diào)制信息向量。

因此，雷達在第i種工作模式時的樣本脈沖為

式中:IPWi反映雷達第i種工作模式時脈沖信號的脈沖寬度信息。根據(jù)不同的脈內(nèi)調(diào)制類型，IPWi與IIMCi(MTCi)向量的形式靈活變化。

2)脈沖樣本圖定義及其數(shù)學模型

脈沖樣本圖［9］(Pulse Sequence Pattern，PSP)是描述雷達在某一工作模式下的脈沖流參數(shù)規(guī)律，它能準確描述不同工作模式下脈沖列的參數(shù)變化規(guī)律。

定義雷達接收機截獲的脈沖列模型。雷達脈沖信號包含K個特征參數(shù)，利用這些參數(shù)形成單個脈沖特征矢量。即第i個脈沖為

式中:xi(i∈［1，M］)為各特征參數(shù)的取值，它可以是一個數(shù)值，也可以是一個數(shù)值區(qū)間(對于捷變或抖動類型)。為了描述的統(tǒng)一性，這里都用一個數(shù)值區(qū)間來表示，即xk∈［xk1，xk2］。顯然，對于取值固定類型的特征參數(shù)，xk1=xk2。

于是，可以將雷達在某一工作模式下發(fā)射信號的一串脈沖為

此時，從脈沖列中選取一周期子脈沖序列，表示該信號的脈沖樣本模板，描述其特征參數(shù)變化規(guī)律，并將相同參數(shù)的相鄰脈沖合并，記錄相同參數(shù)脈沖的數(shù)量，即可得到該工作模式下的脈沖樣本圖，表示為

式中:fminm，fmaxm分別表示脈沖Ym頻率參數(shù)的最小值和最大值;Tminm，Tmaxm分別表示脈沖Ym重復周期參數(shù)的最小值和最大值;τminm，τmaxm分別表示脈沖Ym脈寬參數(shù)的最小值和最大值;MTCm表示脈沖Ym的脈內(nèi)特征，用編碼表示。cf，cT，cτ分別表示頻率、重復周期、脈寬的變化類型標識字。

需要說明的是，當需要對脈沖樣本圖在某一維或幾維的特征參數(shù)成形規(guī)律進行研究時，可以用脈沖樣本子圖進行描述。脈沖樣本子圖是脈沖樣本圖在低維空間的投影，其表示方法同式(7)，不同之處在于特征參數(shù)的種類數(shù)量。在實際運用中可以根據(jù)情況靈活設定特征參數(shù)維數(shù)。

3)搜索模式轉(zhuǎn)換樣本

搜索模式轉(zhuǎn)換樣本(Search Mode Conversion Pattern，SMCP)描述多功能雷達在搜索任務狀態(tài)下的工作模式聯(lián)合變化規(guī)律。對于執(zhí)行搜索功能的多功能雷達，由于其發(fā)射信號具有恒定高度覆蓋的周期性光柵掃描的形式［10］，因此，整體觀測其工作模式的切換，會存在周期性。利用這種周期性可以提取工作模式轉(zhuǎn)換模板，即為搜索模式轉(zhuǎn)換樣本。

假設某多功能雷達的搜索模式序列為

式中:H，I，J，K，L表示工作模式，每種模式對應不同的波形，即不同的脈沖列。此時，令Am表示m個相同工作模式A組成的序列，搜索模式轉(zhuǎn)換樣本可表示為

2.3 樣本體系描述實例

假設某一多功能相控陣雷達工作在遠近區(qū)同時搜索方式，工作模式序列為 Ms'={A，B，C，D，E}。在執(zhí)行搜索任務時，按照從模式A到模式E的順序，每種模式執(zhí)行10次的指令工作。當工作在模式A時，其特征參數(shù)類型及取值情況見表1。

表1 模式A特征參數(shù)設置表

下面給出該多功能相控陣雷達在執(zhí)行此搜索任務時的搜索模式轉(zhuǎn)換樣本、脈沖樣本圖和樣本脈沖表示。

搜索模式轉(zhuǎn)換樣本表示為

模式A下脈沖樣本圖表示為

式中:載頻捷變類型、重復周期組變類型和脈寬可選擇類型標識字分別為2、3、4。

同樣地，模式A下時間維脈沖樣本子圖，即PRI子圖可表示為

樣本脈沖表示為

式中:IPWA=［13 U 26 U 39］，表示脈沖寬度為三個值中的一個。IIMCA(3)=［1 U 2 U 3，0 or 1，13］，表示單脈沖內(nèi)部的子碼寬度為 1 μs、2 μs和 3 μs中的一種，取值為0或1的隨機值，13為子碼的個數(shù)。

3 計算機仿真與性能分析

樣本體系的優(yōu)勢體現(xiàn)在能夠比較全面且清楚地描述復雜新體制雷達信號工作模式之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律、脈沖間的時序聯(lián)合變化規(guī)律以及脈沖內(nèi)部子碼、頻率等參數(shù)的變化規(guī)律。因此，衡量其性能優(yōu)劣的標準應該是在正確提取樣本體系的前提下，測試樣本體系對相對應的工作模式序列或脈沖序列的正確提取率。

本節(jié)通過三個仿真實驗驗證利用樣本體系對工作模式序列或脈沖序列中對應模式或脈沖的提取能力。三個實驗分別對應搜索模式轉(zhuǎn)換樣本、脈沖樣本圖、樣本脈沖對雷達信號的提取能力分析。

為了驗證其提取能力，下面定義幾個基本概念:

(1)丟失脈沖率(Ratio of Lost Pulses，RLP)

式中:M為雷達在某一工作模式下總的脈沖個數(shù);m為脈沖序列中隨機丟失的脈沖個數(shù)。在仿真時可以利用式(14)產(chǎn)生丟失脈沖率不同的雷達脈沖序列。

(2)工作模式序列丟失率(Ratio of Lost Mode Sequence，RLMS)

式中:N為雷達在某次搜索任務中的搜索模式數(shù)目;n為偵察接收機丟失或未偵察到的搜索模式數(shù)目。在仿真時可以利用式(15)產(chǎn)生丟失率不同的工作模式序列。

(3)模式序列片段與搜索模式轉(zhuǎn)換樣本匹配率(Ratio of Matching Mode，RMM)

式中:K為雷達在某次任務中搜索模式轉(zhuǎn)換樣本的長度，即模式數(shù)目;k為在與模式序列進行匹配時，與搜索模式同樣長度的模式序列片段中匹配模式個數(shù)。

(4)干擾脈沖率(Ratio of Interferential Pulses，RIP)

式中:M為雷達在某一工作模式下總的脈沖個數(shù);l為脈沖序列中隨機位置插入的干擾脈沖。在仿真時可以利用式(17)產(chǎn)生干擾脈沖率不同的雷達脈沖序列。

3.1 搜索工作模式提取性能分析

本實驗用來驗證利用搜索模式轉(zhuǎn)換樣本對模式序列中對應搜索模式序列的提取能力。某一相控陣雷達在搜索狀態(tài)下，工作模式及對應波形見表2。

表2 工作模式與波形對應表

假設雷達在一個搜索周期內(nèi)，搜索模式轉(zhuǎn)換樣本表示為

式中:Am為m個相同工作模式A組成的序列。由式(18)可以看出，在一個搜索周期內(nèi)，該雷達的工作模式數(shù)目為49個。為了檢驗搜索模式轉(zhuǎn)換樣本對模式序列的提取能力，假定該雷達搜索任務執(zhí)行50個周期，且由于環(huán)境原因，工作模式序列會隨機丟失。表3所示為RLMS從0～35%的變化范圍內(nèi)，每個RLMS值進行200次Monte Carlo實驗得到的工作模式平均提取比例。在進行工作模式提取時，考慮到有可能存在模式丟失。因此，若RMM滿足

則判別為匹配成功，相對應的模式可以提取出來。式中:ε1為設定的模式序列匹配門限。

表3 搜索工作模式提取性能 %

從表3的測試結(jié)果可以看出，利用搜索工作模式轉(zhuǎn)換樣本可以實現(xiàn)模式序列的提取。隨著工作模式序列丟失率的增加，提取性能逐漸降低，當RLMS等于35%時，平均提取比例為84.33%，比無模式序列丟失的情況降低約16%。

3.2 脈沖列提取性能分析

實驗一 利用脈沖樣本圖提取對應脈沖列

本文的實驗用來驗證利用脈沖樣本圖對雷達脈沖的提取能力。實驗仿真兩部復雜體制雷達Ri(i=1，2)在某一工作模式下的兩串脈沖序列。R1為(PD)雷達，根據(jù)PD雷達的脈沖信號特點和波形設計準則，在某一工作模式下脈沖序列各參數(shù)設置準則為:頻率一般較高，在3 GHz以上;脈沖的PRI較為固定，范圍在30 μs～100 μs;發(fā)射脈沖脈寬較窄，范圍在 0.5 μs～2.0 μs，脈內(nèi)正弦調(diào)制。R2為重頻組參差體制雷達。兩部雷達脈沖信號的特征參數(shù)具體設置見表4。

表4 雷達參數(shù)設置表

根據(jù)對脈沖樣本圖的模型描述，兩部雷達的脈沖樣本圖分別表示為

假設兩部雷達的脈沖樣本圖已經(jīng)通過前期工作成功獲取，本實驗測試不同的RLP環(huán)境下，用已知的脈沖樣本圖提取對應脈沖列的性能情況。用脈沖樣本圖與全脈沖序列匹配的示意圖如圖5所示。

圖5 脈沖樣本圖與脈沖序列匹配示意圖

根據(jù)表4的參數(shù)設置，仿真產(chǎn)生的R1信號對應的脈沖個數(shù)為500個，R2信號對應的脈沖個數(shù)為1 000個。由于環(huán)境原因，存在隨機漏脈沖的情況。實驗利用脈沖樣本圖提取脈沖序列中與其匹配的脈沖，表5所示為RLP從0～35%的變化范圍內(nèi)，每個RLP值進行200次Monte Carlo實驗得到的兩部雷達的正確脈沖平均提取比例以及總的平均提取比例。

表5 脈沖樣本圖提取脈沖列性能 %

從表5的測試結(jié)果可以看出，利用脈沖樣本圖可以實現(xiàn)對其相對應雷達脈沖列的提取。隨著脈沖序列中丟失脈沖率的增加，提取性能逐漸降低。當RLP取值為35%時，總平均提取比例為82.51%，比無脈沖丟失時降低約18%。同時可以看出，R1雷達對應的脈沖樣本圖提取性能優(yōu)于R2，這是因為R1雷達信號PRI類型為固定，在樣本圖與脈沖序列匹配時受到的影響較小，而R2雷達信號PRI類型為參差，漏脈沖對樣本圖匹配影響較大。

實驗二 利用樣本脈沖提取對應脈沖

本實驗用來驗證利用樣本脈沖對復雜脈內(nèi)調(diào)制的雷達脈沖信號的提取能力。實驗仿真產(chǎn)生一串復雜脈內(nèi)調(diào)制類型的雷達脈沖序列。R3為一相控陣雷達，其工作在遠程搜索模式下，根據(jù)波形設計準則和反偵察抗干擾的要求，特征參數(shù):載頻為捷變類型，捷變范圍3 000 MHz～3 300 MHz;信號的脈寬為 60 μs;PRI相對固定，設置為2 000 μs;脈內(nèi)采用“4頻率編碼+二相編碼”形式，一個脈沖內(nèi)頻率在某一頻率組內(nèi)隨機選取，每個頻率點為一子脈沖，子脈沖內(nèi)為二相編碼調(diào)制，每個子脈沖內(nèi)碼元個數(shù)為15。根據(jù)樣本脈沖的模型模式，定義該調(diào)制類型標識字為5，則該信號在這種工作模式下的樣本脈沖可以表示為

式中:IPWR3=［60，60］，表示脈寬值固定，為 60 μs;IIMCR3= ［(15，15)，4，(0 or 1)，15］表示子脈沖寬度為15 μs，子脈沖個數(shù)為4，子脈沖內(nèi)為二相隨機編碼，碼元個數(shù)為15。

根據(jù)參數(shù)設置，仿真產(chǎn)生R3信號對應脈沖數(shù)為500個，同時脈沖序列中隨機摻雜其他脈內(nèi)調(diào)制的脈沖信號。表6所示為RIP從0～40%的變化范圍內(nèi)，每個RIP值進行200次Monte Carlo實驗得到的雷達的正確脈沖平均提取比例。

表6 樣本脈沖提取性能 %

從表6的測試結(jié)果可以看出，利用樣本脈沖可以準確提取相對應的脈沖，并且不受摻雜脈沖的影響。這是因為，樣本脈沖較為全面且準確的描述了不同脈內(nèi)調(diào)制方式的脈內(nèi)特征變化特點，對于摻雜的其他調(diào)制方式的雷達脈沖信號，可以很容易地剔除。因此，若經(jīng)過預處理后的脈沖脈內(nèi)調(diào)制特征描述準確，利用樣本脈沖均可以很高的準確度將其提取出來。

4 結(jié)束語

本文主要研究雷達輻射的脈沖信號的模式轉(zhuǎn)換和時頻域參數(shù)的規(guī)律性，以及對這種成形規(guī)律性進行描述的問題，提出了樣本體系的成形規(guī)律描述技術。該體系能夠?qū)走_的工作模式轉(zhuǎn)換規(guī)律、脈間參數(shù)成形規(guī)律、脈內(nèi)特征成形規(guī)律進行準確描述。仿真實驗表明，樣本體系的描述方法能夠準確的描述雷達脈沖成形規(guī)律和模式轉(zhuǎn)換規(guī)律，在有漏脈沖和干擾脈沖的情況下，仍然能夠提取其對應的雷達脈沖信號。本文工作為復雜體制雷達層級建模的一部分，因此能夠為雷達信號的后續(xù)處理，如重點目標的篩選，脈沖信號去交錯等奠定理論基礎。

［1］Visnevski N.Syntactic modeling of multi-function radars［D］.Hamilton，Ontario，Canada:McMaster University，2005.

［2］劉海軍，樊 昀，李 悅，等.多功能雷達建模中的雷達字提取技術研究［J］.國防科技大學學報，2010，32(2):91-96.Liu Haijun，F(xiàn)an Yun，Li Yue，et al.Research on extracting of radar words in modeling of multi-function radar［J］.Journal of National University of Defense Technology，2010，32(2):91-96.

［3］龔亮亮，羅景青，吳世龍.一種基于模板脈沖序列的雷達輻射源識別方法［J］.現(xiàn)代防御技術，2008，36(5):131-134.Gong Liangliang，Luo Jingqing，Wu Shilong.A radar emitter identification method based on pulse match tamplate sequence［J］.Modern Defense Technology，2008，36(5):131-134.

［4］馬 爽，吳海斌，柳 征，等.基于遞歸擴展直方圖的輻射源時差分選方法［J］.國防科技大學學報，2012，34(5):83-89.Ma Shuang，Wu Haibin，Liu Zheng，et al.Method for emitter TDOA sorting based on recursive extended histogram［J］.Journal of National University of Defense Technology，2012，34(5):83-89.

［5］韓 韜，周一宇.雷達信號的擴散特征及其在特定輻射源識別中的應用［J］.電子學報，2013，41(3):502-507.Han Tao，Zhou Yiyu.Diffusion features in radar specific emitter identification［J］.Acta Electronica Sinica，2013，41(3):502-507.

［6］Lin Y.Systemic yoyos:some impacts of the second dimension［M］.London:CRC Press，2008:1-47.

［7］劉海軍，柳 征，姜文利，等.基于聯(lián)合參數(shù)建模的雷達輻射源識別方法［J］.宇航學報，2011，32(1):142-149.Liu Haijun，Liu Zheng，Jiang Wenli，et al.A joint-parameter modeling based radar enitter identification method［J］.Journal of Astronautics，2011，32(1):142-149.

［8］馬 爽，王英桂，柳 征，等.基于序列比對的多功能雷達搜索規(guī)律識別方法［J］.電子學報，2012，40(7):1434-1439.Ma Shuang，Wang Yinggui，Liu Zheng，et al.A method for search schema recognition of multifunction radars based on sequence alignment［J］.Acta Electronica Sinica，2012，40(7):1434-1439.

［9］曠平昌，王杰貴，羅景青.基于脈沖樣本圖和Vague集的雷達輻射源識別［J］.宇航學報，2011，32(7):1639-1644.Kuang Pingchang，Wang Jiegui，Luo Jingqing.Radar emitter recognition based on pulse sequence pattern and Vague set［J］.Journal of Astronautics，2011，32(7):1639-1644.

［10］Wiley R G.ELINT the interception and analysis of radar signals［M］.Norwood，MA:Artech House，2006.