雷達信號分選技術研究

【摘 要】現代電子抗干擾技術隨著時間的流逝在近十年來得到了很大的進步和發展，本論文是結合我們實際工作，通過不斷對民航系統雷達工作機制的研究和掌握，結合電子對抗中不能回避的日益復雜的電磁環境。重點討論從復雜的電磁環境中如何能夠實時分離每部雷達源輻射的信息，并且在民航系統中應用該技術獲取到其精確的參數，來正確引導系統進行抗干擾等處理。

【關鍵詞】雷達信號分選 脈內特征 PRI 變換法

1 選題的背景和意義

對于民用航空而言，隨著通信技術的不斷提高，地方電臺鋪設的密度不斷增多，導致航空管制員在指揮航班進行正常起飛、巡航、著陸的過程中，經常會在雷達屏幕上發現干擾目標或假目標存在，這給航空管制員的工作增加了一定的難度，對正常的航空管制帶來了諸多影響。雷達信號分選技術，能夠幫助我們對管制雷達捕獲的信號進行特性分析，從中識別出各種干擾源和假目標源，通過信號的分選篩查，濾除這些無用的信號源，然后投影到管制雷達屏幕當中，為航空管制工作的正常運行鋪平道路。綜上，雷達信號分選技術研究具有十分深遠和重要的意義。

2 雷達信號傳統的分選算法

2.1 雷達信號傳統分選算法

傳統雷達信號的分選可以分為兩個階段，即預分選和主分選。其中一般使用 RF、DOA、PW[1]等對信號進行分選的方法正常都是用在預分選階段，但是當上述的這些方法不能應用于相互交迭的信號去完全的分選出來時，此時就需要利用脈沖TOA信息去做進一步的分選工作，即所謂的重頻分選。本章主要先通過介紹各種重頻模型，最后將重點問題落在研究基于PRI的雷達輻射源信號分選。

2.2 PRI變換法的基本原理

我們假設脈沖到達監測點的時間，是通過采用脈沖序列前面到達監測點的那段脈沖所用的時間作為參考基準點的。那么可以設 ，它們分別為脈沖的有效到達時間，其中 表示本次采樣所需的總共的脈沖數。如果我們只將 TOA 值作為使用參數，那么對于采樣脈沖來說，我們就能夠對這個脈沖序列進行建模，這樣表示成單位沖擊函數的和的公式如下：

（1）

下面是 的積分變換公式：

（2）

式中 ，有數學方法可以得到， 所描述的是一種 PRI 頻譜圖，也就是說在有 PRI 值的地方將會出現峰值。

（3）

由式（3）可知，這是一種與自相關函數相類似的一種復值積分方程式。 PRI 變換就是以這個方程式為基礎，現在，我們設其自相關函數的表達式如下：

（4）

其中，將PRI積分變換公式與自相關函數表達式相對比來看，我們可以發現PRI積分變換公式的被積函數比自相關函數表達式多出了一個相位因子 或 。所以我們只能通過采樣 PRI 變換的頻譜圖來盡可能完全的去抑制子諧波。

我們從仿真的結果能夠看出，PRI 變換法它不僅能夠有效地克服直方圖法中的諧波干擾，同時也得到了正確的 PRI 估計。但是其計算量過大。PRI 變換的算法它是以運算量的增加來換取達到了抑制諧波的目的，運算量比上述兩種直方圖算法要大很多，所以它是以犧牲時間為代價換取的抑制諧波的效果。

3 一種綜合的雷達信號分選算法探究

3.1 序列差值直方圖算法的原理

序列差值方式的直方圖算法（SDIF）是對累積差值方式的直方圖算法（CDIF）進行改進的一種分選方法。算法如下：首先，計算兩相鄰脈沖的到達時間（TOA）的差值，以此差值構成第一級直方圖，并計算此時的檢測門限值，然后對脈沖信號的子諧波進行檢測，若此時有且只有一個數值超過設定的檢測門限，就把這個數值當做潛在的雷達的 PRI 中心值進行后續的序列檢索；當有多個信號輻射源出現時，在形成的第一級的差值直方圖中可能會出現多個 PRI 中心值超過設定的檢測門限的情況，而且都與實際 PRI 值不相同，此時不進行后續的序列檢索，而是直接計算下一級差值的直方圖，并對可能的 PRI 中心值進行后續的序列檢索。從接收到的脈沖流中分離分選出相應的信號脈沖序列，然后對剩余的脈沖序列從第一級開始形成新的差值直方圖，經過子諧波檢驗后，若有多個峰值大于檢測門限，則從大于門限的峰值所對應的最小脈沖間隔起進行序列檢索，最后進行參差鑒別。SDIF 算法的改進之處在于它只對當前級的差值直方圖檢測。

3.2 SDIF 算法的檢測門限

通過觀察可以看出，臨近的脈沖信號的間隔值和峰值成反比，這種結果我們可以通過多種方法來計算，此處我們是使用直方圖法計算，通過測試的實驗結果可以知道脈沖的數量和脈沖之間的間隔有著某種關系。

3.3 SDIF算法的改進

（1）SDIF算法對于有著不相同級別直方圖中的時間差不進行累積和統計所需的時間結果。（2）我們通過計算SDIF的第一級的時候，如果在所有這些值當中只有一個值超過閾值，那么用次門限值來完成序列查詢。如果存在多輻射源的情況，當我們完成對 SDIF 的第一級計算的時候，將會出現我們并不期待的峰值，此峰值會超過我們所設定的門限，計算的這些值當中沒有一個是 PRI值，在這種情況下我們應計算第二級的 SDIF，此外要停止查詢序列。（3）修正檢測門限。

4 結語

雷達信號隨著現代環境的變化而日益復雜多元化，與日俱增的脈沖流密度也達到了極高的數值范圍，對雷達的體系結構造成了很大威脅。本文闡述了雷達脈沖信號分選在當前環境下的重要作用并分別論述現階段已有的分選算法，比較每種算法的優缺點，并在文章的最后提出基于SDIF算法和修正PRI變換算法相結合的一種綜合分選方法。希望在日后的工作當中，可以對論文中遺留的問題與不足之處做出更進一步的改進與完善。

參考文獻：

[1] 呂遠.復雜調制雷達信號的調制識別與參數估計算法研究[D].成都：電子科技大學，2009.

[2] 曾成金.脈沖雷達信號分選概述[J].電信技術研究，2002（12）：25-30.

作者簡介：王楊（1986—），男，遼寧沈陽人，碩士，工程師，研究方向：電子與通信工程。