复杂体制雷达辐射源信号特征分析

雷达辐射源信号的分选识别是电子情报侦察(ELINT)、电子支援侦察(ESM)和威胁告警(RWR)系统中的关键处理过程,是决定雷达对抗装备技术水平的重要因素。但是我国复杂体制雷达辐射源信号分选识别的技术水平距欧美等发达国家还有较大差距,其根本原因在于对利用各种特征进行雷达辐射源信号分选识别的可分选性与有效性问题缺乏深入研究,新特征参数体系的设计尚缺乏有效的理论依据。 因此本文从复杂体制雷达辐射源信号特征提取算法分析、识别性能评价指标的设计、特征综合评价模型的三个方面,围绕信号特征的分选识别能力评价这一核心问题,对复杂体制雷达辐射源信号特征的评价机制进行研究。从特征对信号识别率的稳定性和灵敏性入手设计了反应不同特征随信噪比变化的稳定性和灵敏性指标,最后使用多目标模糊决策对其进行评判。 绪论部分在阐述了本课题研究背景和意义、国内外研究现状的基础上,分析了我国在复杂体制雷达辐射源分选识别中存在不足的原因,并对本文主要工作、组织结构进行了归纳和总结。 由于国内学者在进行特征提取、分选、识别等仿真实验中在对雷达体制的选取上具有一定的局限性,所提取的特征常常都只针对一种或少数几种辐射源信号做过仿真实验,并且所使用的辐射源数据不是出自于一个统一的平台,既费时费力又缺乏统一性。因此本文使用MATLAB GUI建立了一个雷达仿真波形库的软件,该软件包含了多种不同体制雷达辐射源,并可以方便地进行查看其时域与频域波形、导出MAT文件以及DSP器件所使用的DAT文件,使得本文后续的研究工作在一个统一的辐射源平台下进行。 由于基于瞬时自相关所提取的特征较其他方式提取的特征具有实时性高、算法易于理解和编写,更具有工程实用价值的特点,因此针对两种瞬时自相关特征提取和识别算法进行了分析,分别指出了他们各自的优点与不足。并针对瞬时频率派生特征的不足给出了改进算法。 考虑到通常评价一个算法往往只关心它的识别率,而这又仅仅是一个点估计值,无法给出识别率的稳定范围。因此本文使用小样本Boorstrap方法估计特征识别率的置信区间,根据估计出的置信区间设计了一种判断特征受噪声影响的稳定性指标的方法。仿真实验表明该指标具有一定的有效性,同时使用小子样Boorstrap方法可以在一定置信区间估计精度下降低试验样本的数量,降低了外场试验成本。 由于信号分选识别受不同信噪比的影响而不同,因此如何反映特征识别率在不同信噪比下的灵敏性就具有一定的现实意义。本文使用单因素方差分析建立了反映了不同信噪比对识别率影响的评价指标,使用该方法建立的指标能够方便的评价不同算法受不同信噪比影响的灵敏性,具有一定的理论与实际意义。 在雷达辐射源特征及其算法的评判过程中通常包含了许多模糊的目标或因素在里面,仅仅使用多目标决策往往不能满足实际的评判需要,因此本文在最后介绍了多目标模糊评判,研究了多目标模糊评判在雷达辐射源特征识别能力上的评判和求解模型,并结合所研究出的指标使用该模型进行了仿真评判,评判结果表明该模型思路清晰、算法简便、易于实现,且给出的灵敏性和稳定性指标对不同特征识别算法具有一定的区别能力,具有一定的评判意义和现实意义。