雷達信號重頻分選方法分析與討論

劉釗宏　于林韜　任帥

摘 要：雷達信號分選作為高科技戰爭中至關重要的組成部分，同時也是電子對抗環境中不可或缺的關鍵技術。面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號變得更加復雜。如何實現雷達信號的正確分選已經成為國內外關注的焦點。本文分析與討論了幾種主要的雷達信號重頻分選方法，并進行了matlab仿真實驗。

關鍵詞：雷達信號分選 脈沖重復間隔 動態擴展關聯 直方圖 PRI變換

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷達信號分選是偵測系統不可或缺的技術，它能從大量脈沖信號流中分選出需要的信號，其實質是對脈沖串的去交疊、去交錯過程。雷達信號分選主要利用到達時間（TOA）、到達方位角（DOA）、載頻（RF）、脈寬（PW）、脈沖幅度（PA）等參數編碼成的脈沖描述字（PDW）進行分選。TOA是主要的分選參數，它能提取出脈沖重復間隔（PRI），進而實現脈沖序列的去交錯處理。基于PRI的重頻分選算法主要有動態擴展關聯法、累積差直方圖法（CDIF）、序列差直方圖法（SDIF）、和PRI變換法。

1 動態擴展關聯法

基本思想是準PRI由兩個脈沖之間的間隔確定，然后用這個準PRI在脈沖群里向前或者向后搜索下一個脈沖。步驟如下。

（1）形成準PRI。

通常選擇第一個脈沖為基準脈沖，第二個脈沖為參考脈沖。當這兩個脈沖的到達時間差（DTOA）介于雷達PRImin與PRImax之間時，則以此DTOA作為準PRI；當DTOA小于PRImin時，則另選參考脈沖；當DTOA大于PRImax時，則另選基準脈沖和參考脈沖。

（2）分選脈沖序列。

根據TOA測量誤差等因素，確定PRI容差，以準PRI向前（或向后）進行擴展關聯，如果能搜索到若干個脈沖（大于等于成功分選所需要的脈沖數），則認為分選出一個脈沖列，并繼續分選出剩余脈沖。

（3）提取準雷達脈沖列。

準雷達脈沖列由成功分選出來的脈沖列構成，以備后續處理。

（4）對剩余的脈沖流重復（1），（2），（3）步驟。

2 直方圖法

基本思想是計算任意兩個脈沖的DTOA，對介于PRImin與PRImax之間的DTOA，統計其對應的脈沖個數，作出（脈沖數/DTOA）TOA差直方圖，然后選擇分選準則對其進行分析，確定可能的PRI，最后分選總的脈沖群。累計差直方圖CDIF的步驟。

（1）首先對第一級TOA進行差值計算，也就是說計算相鄰兩個脈沖的DTOA，并作DTOA直方圖，確定可能的PRI（直方圖值大于門限時，則該間隔為可能的PRI）。

（2）然后根據可能的PRI進行搜索。若成功，則從全脈沖序列中分選出來，對剩余脈沖列，根據第一級差值直方圖形成新的CDIF直方圖。重復這個過程直到沒有足夠的脈沖；若不成功，則繼續對第二級TOA進行差值計算，也就是說每隔一個脈沖計算其DTOA，并作直方圖，然后與上一級直方圖累積，確定可能的PRI。以此類推。

順序差直方圖SDIF是一種基于CDIF的改進算法。它們的主要區別是，SDIF不累積統計結果，檢測門限也與CDIF不同。基本思想是首先對第一級TOA進行差值計算構成DTOA直方圖，如果只有一個SDIF值超過門限，則把它作可能的PRI對序列進行檢索；如果有多個值超過門限，則先對子諧波進行檢索，再從超過門限的峰值所對應的最小PRI起進行序列檢索。如果能成功地分離出相應的序列，那么從采樣脈沖列中扣除，并形成新的SDIF直方圖；如果不能成功地分離出相應的序列，那么就計算下一級的SDIF直方圖。

3 PRI變換法

基本思想是將采樣脈沖串看成單位沖擊函數的和式

（1）

然后將上式做積分變換

（2）

其中τ> 0，這種變換稱為PRI變換，由于它給出了一種PRI的譜圖，峰值將會出現在代表真PRI值的地方。

下面我們假設載頻相同，脈寬相同，但PRI不同的三組脈沖序列：=401，=502，=703，初始到達時間分別為=350，=250，=100，長度分別為=64，=54，=44的3組脈沖序列進行PRI變換法分選仿真：

從圖中可以看出在=401，=502，=703處的直方圖值超過了門限值，而在它們的N次諧波上直方圖值受到了抑制。

4 分選方法分析

動態擴展關聯法理論淺顯易懂，容易理解，然而容差的門限卻極其小，故對脈沖干擾和脈沖丟失非常敏感，而且其運算量也很大；直方圖法具有很快的處理速度，然而檢測門限的確定是一項非常困難的工作，對于常規雷達的PRI直方圖法能較好的分選出，對于復雜雷達的PRI分選結果卻不是很好；PRI變換法引入的相應因子抑制了子諧波，然而作為代價的是運算量急劇增大，對于復雜雷達的PRI中心值，PRI變換法能夠較好的估計出，但對常規雷達的PRI估計卻有很低的精度，使得后期檢索非常困難。因此，綜上分析，應該根據不同的雷達環境選擇不同的雷達分選方法。

5 結語

面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號環境復雜多變，雷達的抗干擾能力不斷完善，對雷達信號分選技術提出了巨大的挑戰。在不久的將來，研究工作者會研究出更加完善的雷達信號分選方法。

參考文獻

[1] 羅長勝，吳華，程嗣怡.一種對重頻調制與抖動信號的PRI變換分選新方法[J].電訊技術，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 羅鵬.現代雷達信號分選方法研究[D].南京：南京理工大學，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 國強.雷達信號分選理論研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint

摘 要：雷達信號分選作為高科技戰爭中至關重要的組成部分，同時也是電子對抗環境中不可或缺的關鍵技術。面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號變得更加復雜。如何實現雷達信號的正確分選已經成為國內外關注的焦點。本文分析與討論了幾種主要的雷達信號重頻分選方法，并進行了matlab仿真實驗。

關鍵詞：雷達信號分選 脈沖重復間隔 動態擴展關聯 直方圖 PRI變換

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷達信號分選是偵測系統不可或缺的技術，它能從大量脈沖信號流中分選出需要的信號，其實質是對脈沖串的去交疊、去交錯過程。雷達信號分選主要利用到達時間（TOA）、到達方位角（DOA）、載頻（RF）、脈寬（PW）、脈沖幅度（PA）等參數編碼成的脈沖描述字（PDW）進行分選。TOA是主要的分選參數，它能提取出脈沖重復間隔（PRI），進而實現脈沖序列的去交錯處理。基于PRI的重頻分選算法主要有動態擴展關聯法、累積差直方圖法（CDIF）、序列差直方圖法（SDIF）、和PRI變換法。

1 動態擴展關聯法

基本思想是準PRI由兩個脈沖之間的間隔確定，然后用這個準PRI在脈沖群里向前或者向后搜索下一個脈沖。步驟如下。

（1）形成準PRI。

通常選擇第一個脈沖為基準脈沖，第二個脈沖為參考脈沖。當這兩個脈沖的到達時間差（DTOA）介于雷達PRImin與PRImax之間時，則以此DTOA作為準PRI；當DTOA小于PRImin時，則另選參考脈沖；當DTOA大于PRImax時，則另選基準脈沖和參考脈沖。

（2）分選脈沖序列。

根據TOA測量誤差等因素，確定PRI容差，以準PRI向前（或向后）進行擴展關聯，如果能搜索到若干個脈沖（大于等于成功分選所需要的脈沖數），則認為分選出一個脈沖列，并繼續分選出剩余脈沖。

（3）提取準雷達脈沖列。

準雷達脈沖列由成功分選出來的脈沖列構成，以備后續處理。

（4）對剩余的脈沖流重復（1），（2），（3）步驟。

2 直方圖法

基本思想是計算任意兩個脈沖的DTOA，對介于PRImin與PRImax之間的DTOA，統計其對應的脈沖個數，作出（脈沖數/DTOA）TOA差直方圖，然后選擇分選準則對其進行分析，確定可能的PRI，最后分選總的脈沖群。累計差直方圖CDIF的步驟。

（1）首先對第一級TOA進行差值計算，也就是說計算相鄰兩個脈沖的DTOA，并作DTOA直方圖，確定可能的PRI（直方圖值大于門限時，則該間隔為可能的PRI）。

（2）然后根據可能的PRI進行搜索。若成功，則從全脈沖序列中分選出來，對剩余脈沖列，根據第一級差值直方圖形成新的CDIF直方圖。重復這個過程直到沒有足夠的脈沖；若不成功，則繼續對第二級TOA進行差值計算，也就是說每隔一個脈沖計算其DTOA，并作直方圖，然后與上一級直方圖累積，確定可能的PRI。以此類推。

順序差直方圖SDIF是一種基于CDIF的改進算法。它們的主要區別是，SDIF不累積統計結果，檢測門限也與CDIF不同。基本思想是首先對第一級TOA進行差值計算構成DTOA直方圖，如果只有一個SDIF值超過門限，則把它作可能的PRI對序列進行檢索；如果有多個值超過門限，則先對子諧波進行檢索，再從超過門限的峰值所對應的最小PRI起進行序列檢索。如果能成功地分離出相應的序列，那么從采樣脈沖列中扣除，并形成新的SDIF直方圖；如果不能成功地分離出相應的序列，那么就計算下一級的SDIF直方圖。

3 PRI變換法

基本思想是將采樣脈沖串看成單位沖擊函數的和式

（1）

然后將上式做積分變換

（2）

其中τ> 0，這種變換稱為PRI變換，由于它給出了一種PRI的譜圖，峰值將會出現在代表真PRI值的地方。

下面我們假設載頻相同，脈寬相同，但PRI不同的三組脈沖序列：=401，=502，=703，初始到達時間分別為=350，=250，=100，長度分別為=64，=54，=44的3組脈沖序列進行PRI變換法分選仿真：

從圖中可以看出在=401，=502，=703處的直方圖值超過了門限值，而在它們的N次諧波上直方圖值受到了抑制。

4 分選方法分析

動態擴展關聯法理論淺顯易懂，容易理解，然而容差的門限卻極其小，故對脈沖干擾和脈沖丟失非常敏感，而且其運算量也很大；直方圖法具有很快的處理速度，然而檢測門限的確定是一項非常困難的工作，對于常規雷達的PRI直方圖法能較好的分選出，對于復雜雷達的PRI分選結果卻不是很好；PRI變換法引入的相應因子抑制了子諧波，然而作為代價的是運算量急劇增大，對于復雜雷達的PRI中心值，PRI變換法能夠較好的估計出，但對常規雷達的PRI估計卻有很低的精度，使得后期檢索非常困難。因此，綜上分析，應該根據不同的雷達環境選擇不同的雷達分選方法。

5 結語

面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號環境復雜多變，雷達的抗干擾能力不斷完善，對雷達信號分選技術提出了巨大的挑戰。在不久的將來，研究工作者會研究出更加完善的雷達信號分選方法。

參考文獻

[1] 羅長勝，吳華，程嗣怡.一種對重頻調制與抖動信號的PRI變換分選新方法[J].電訊技術，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 羅鵬.現代雷達信號分選方法研究[D].南京：南京理工大學，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 國強.雷達信號分選理論研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint

摘 要：雷達信號分選作為高科技戰爭中至關重要的組成部分，同時也是電子對抗環境中不可或缺的關鍵技術。面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號變得更加復雜。如何實現雷達信號的正確分選已經成為國內外關注的焦點。本文分析與討論了幾種主要的雷達信號重頻分選方法，并進行了matlab仿真實驗。

關鍵詞：雷達信號分選 脈沖重復間隔 動態擴展關聯 直方圖 PRI變換

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷達信號分選是偵測系統不可或缺的技術，它能從大量脈沖信號流中分選出需要的信號，其實質是對脈沖串的去交疊、去交錯過程。雷達信號分選主要利用到達時間（TOA）、到達方位角（DOA）、載頻（RF）、脈寬（PW）、脈沖幅度（PA）等參數編碼成的脈沖描述字（PDW）進行分選。TOA是主要的分選參數，它能提取出脈沖重復間隔（PRI），進而實現脈沖序列的去交錯處理。基于PRI的重頻分選算法主要有動態擴展關聯法、累積差直方圖法（CDIF）、序列差直方圖法（SDIF）、和PRI變換法。

1 動態擴展關聯法

基本思想是準PRI由兩個脈沖之間的間隔確定，然后用這個準PRI在脈沖群里向前或者向后搜索下一個脈沖。步驟如下。

（1）形成準PRI。

通常選擇第一個脈沖為基準脈沖，第二個脈沖為參考脈沖。當這兩個脈沖的到達時間差（DTOA）介于雷達PRImin與PRImax之間時，則以此DTOA作為準PRI；當DTOA小于PRImin時，則另選參考脈沖；當DTOA大于PRImax時，則另選基準脈沖和參考脈沖。

（2）分選脈沖序列。

根據TOA測量誤差等因素，確定PRI容差，以準PRI向前（或向后）進行擴展關聯，如果能搜索到若干個脈沖（大于等于成功分選所需要的脈沖數），則認為分選出一個脈沖列，并繼續分選出剩余脈沖。

（3）提取準雷達脈沖列。

準雷達脈沖列由成功分選出來的脈沖列構成，以備后續處理。

（4）對剩余的脈沖流重復（1），（2），（3）步驟。

2 直方圖法

基本思想是計算任意兩個脈沖的DTOA，對介于PRImin與PRImax之間的DTOA，統計其對應的脈沖個數，作出（脈沖數/DTOA）TOA差直方圖，然后選擇分選準則對其進行分析，確定可能的PRI，最后分選總的脈沖群。累計差直方圖CDIF的步驟。

（1）首先對第一級TOA進行差值計算，也就是說計算相鄰兩個脈沖的DTOA，并作DTOA直方圖，確定可能的PRI（直方圖值大于門限時，則該間隔為可能的PRI）。

（2）然后根據可能的PRI進行搜索。若成功，則從全脈沖序列中分選出來，對剩余脈沖列，根據第一級差值直方圖形成新的CDIF直方圖。重復這個過程直到沒有足夠的脈沖；若不成功，則繼續對第二級TOA進行差值計算，也就是說每隔一個脈沖計算其DTOA，并作直方圖，然后與上一級直方圖累積，確定可能的PRI。以此類推。

順序差直方圖SDIF是一種基于CDIF的改進算法。它們的主要區別是，SDIF不累積統計結果，檢測門限也與CDIF不同。基本思想是首先對第一級TOA進行差值計算構成DTOA直方圖，如果只有一個SDIF值超過門限，則把它作可能的PRI對序列進行檢索；如果有多個值超過門限，則先對子諧波進行檢索，再從超過門限的峰值所對應的最小PRI起進行序列檢索。如果能成功地分離出相應的序列，那么從采樣脈沖列中扣除，并形成新的SDIF直方圖；如果不能成功地分離出相應的序列，那么就計算下一級的SDIF直方圖。

3 PRI變換法

基本思想是將采樣脈沖串看成單位沖擊函數的和式

（1）

然后將上式做積分變換

（2）

其中τ> 0，這種變換稱為PRI變換，由于它給出了一種PRI的譜圖，峰值將會出現在代表真PRI值的地方。

下面我們假設載頻相同，脈寬相同，但PRI不同的三組脈沖序列：=401，=502，=703，初始到達時間分別為=350，=250，=100，長度分別為=64，=54，=44的3組脈沖序列進行PRI變換法分選仿真：

從圖中可以看出在=401，=502，=703處的直方圖值超過了門限值，而在它們的N次諧波上直方圖值受到了抑制。

4 分選方法分析

動態擴展關聯法理論淺顯易懂，容易理解，然而容差的門限卻極其小，故對脈沖干擾和脈沖丟失非常敏感，而且其運算量也很大；直方圖法具有很快的處理速度，然而檢測門限的確定是一項非常困難的工作，對于常規雷達的PRI直方圖法能較好的分選出，對于復雜雷達的PRI分選結果卻不是很好；PRI變換法引入的相應因子抑制了子諧波，然而作為代價的是運算量急劇增大，對于復雜雷達的PRI中心值，PRI變換法能夠較好的估計出，但對常規雷達的PRI估計卻有很低的精度，使得后期檢索非常困難。因此，綜上分析，應該根據不同的雷達環境選擇不同的雷達分選方法。

5 結語

面對雷達體制的日益多樣化，雷達信號環境復雜多變，雷達的抗干擾能力不斷完善，對雷達信號分選技術提出了巨大的挑戰。在不久的將來，研究工作者會研究出更加完善的雷達信號分選方法。

參考文獻

[1] 羅長勝，吳華，程嗣怡.一種對重頻調制與抖動信號的PRI變換分選新方法[J].電訊技術，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 羅鵬.現代雷達信號分選方法研究[D].南京：南京理工大學，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 國強.雷達信號分選理論研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint