基于部分自相关谱的MIMO雷达信号调制类型识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于部分自相关谱的MIMO雷达信号调制类型识别方法，主要解决现有技术利用瞬时自相关谱进行MIMO雷达信号调制类型识别计算量较大，且识别时间过长的问题。其实现方案是：根据雷达侦察接收机收到的雷达信号提取样本雷达信号，获得样本雷达信号的零时延瞬时自相关函数；对该函数进行化简和归一化运算，得到MIMO雷达信号的部分零时延瞬时自相关谱的谱峰高度；设定门限并根据次高峰与最高峰比值对集中式MIMO雷达信号进行调制类型识别。本发明专利技术需要的MIMO雷达信号样本点较少，运算复杂度低，且识别编码雷达信号不需要其他特征参数，缩短了识别时间，实现了实时性的要求，可用于电子对抗侦察系统。

【技术实现步骤摘要】
基于部分自相关谱的MIMO雷达信号调制类型识别方法
本专利技术属于雷达信号识别
，特别涉及集中式MIMO雷达信号类型识别方法，可用于电子对抗侦察系统。
技术介绍
多输入多输出MIMO雷达是近年来出现的一种新体制雷达，其与常规体制雷达相比，MIMO雷达具有优异的反隐身、高分辨、低截获和抗损毁性能，在多种应用中都展现了巨大潜力，所以成为国内外雷达领域学者专家研究热点之一。雷达信号调制类型识别是雷达对抗侦察系统中的关键处理过程也是雷达对抗信息处理中的核心内容。早期研究人员主要采用特征参数匹配法，将振幅方差、频率方差、瞬时相位等作为特征参数。随后，研究者将雷达信号识别与基于人工智能的模式识别方法相结合，取得了一定的成果。然而，这两种方法仅采用了信号的外部特征参数，忽略了信号的脉内调制特征。近年来，研究人员开始从雷达信号脉内细微特征入手，通过对雷达信号的脉内特征分析，完成对雷达信号调制方式的有效识别。雷达信号的脉内特征分析方法主要有时域自相关特征分析、频域谱相关分析、调制域分析等。这些方法都是首先将信号变换到某个空间，提取该空间内信号的特征差异作为识别依据，从而完成雷达信号调制类型的有效识别。2009年Petropulu.A等人利用到达角在角度空间的稀疏性，运用压缩感知CS以低采样率对MIMO雷达进行超分辨率参数估计，但是该方法需要找到雷达信号的稀疏表示空间，在实际中这一点较难实现。2013年电子科技大学王小静等人提出了一种基于信号瞬时自相关谱的识别方法，通过对完整信号进行相关分析，提取信号特征完成对MIMO雷达信号调制类型的识别，但是该方法计算量较大，且对信号侦察接收机的要求较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于部分自相关谱的集中式MIMO雷达信号调制类型识别方法，以减小计算量，缩短识别时间。为实现上述目的，本专利技术的技术关键是利用信号的部分零时延瞬时自相关谱进行识别，其步骤包括如下：(1)从侦察接收机接收的集中式MIMO雷达信号中利用窗函数截取一部分作为样本雷达号；(2)对样本雷达信号进行零时延瞬时自相关运算,得到样本雷达信号的部分零时延自相关函数；(3)将零时延瞬时自相关函数展开并化简，得到样本雷达信号的零时延瞬时自相关谱中各谱峰高度；(4)利用零时延瞬时自相关谱中谱峰高度进行集中式MIMO雷达信号调制类型识别：(4a)用零时延瞬时自相关谱中的次高峰比上最高峰，得到样本雷达信号的特征参数RA；(4b)设定第一门限α和第二门限β，且α＞β，将样本雷达信号的特征参数RA分别与α和β进行比较：若RA＞α，则识别为线性调频MIMO雷达信号，若RA＜β，则识别为相位编码MIMO雷达信号，若β≤RA≤α，则识别为频率编码MIMO雷达信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：第一，本专利技术采用侦察接收机收到的部分信号进行运算，大大减少了计算量，并且在识别性能和现有方法相近的情况下，缩短了识别时间。第二，本专利技术只采用一个特征参数RA就可以识别三种常用集中式MIMO雷达信号调制类型，实际应用中不需要信号的先验知识，算法实现简单，识别效果良好。附图说明图1为本专利技术的实现识别流程图；图2为本专利技术中线性调频信号部分零时延瞬时自相关谱图；图3为本专利技术中相位编码信号部分零时延瞬时自相关谱图；图4为本专利技术中频率编码信号部分零时延瞬时自相关谱图；图5为仿真本专利技术特征参数RA随信噪比变化曲线图；图6为仿真本专利技术三种集中式MIMO雷达信号的识别概率随信噪比变化曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细描述。参照图1，本专利技术的实现步骤如下：步骤1，截取部分侦察接收机接收到的MIMO雷达信号作为样本雷达信号。通过侦察接收机获得完整的MIMO雷达信号，设定窗的长度，采用加窗的方法截取雷达侦察接收机收到的信号，获得如下样本雷达信号s(n)：s(n)＝X(N)·ω(n)，其中，X(N)为雷达侦察接收机收到的完整信号，N为信号总长度，ω(n)为窗函数，n为窗长，对于编码信号n在一个码元宽度及以，s(n)内为样本雷达信号，本实例包括线性调频MIMO样本雷达信号、相位编码MIMO样本雷达信号和频率编码MIMO样本雷达信号三种雷达信号。步骤2，对样本雷达信号s(n)进行零时延瞬时自相关运算,得到样本雷达信号的部分零时延瞬时自相关函数。相关分析，是在时域上研究信号不同时刻的相关性，反映了信号的特点，是信号分析和信号处理的常用方法之一。瞬时自相关分析是相关分析中的一种，将雷达信号表达式代入瞬时自相关函数，得到雷达信号的瞬时自相关函数，本实例是将样本雷达信号s(n)代入瞬时自相关函数，得到的是雷达信号的部分瞬时自相关函数，即：r(n,Δn)＝s(n,Δn)s*(n)其中，Δn为时延长度，s(n,Δn)为时延信号，s*(n)为信号的共轭，当Δn≠0时，称r(n,Δn)为时延自相关函数，当Δn＝0时，称r(n,0)为零时延自相关函数。本实例包括三种MIMO雷达信号部分零时延自相关函数：线性调频MIMO雷达信号部分零时延自相关函数RL(n,0)、相位编码MIMO雷达信号部分零时延自相关函数RP(n,0)和频率编码MIMO雷达信号部分零时延自相关函数RF(n,0)，分别进行如下计算：2a)计算线性调频MIMO雷达信号部分零时延自相关函数RL(n,0)：线性调频LFM脉冲信号常用于脉冲压缩雷达中，接收时采用匹配滤波器压缩脉冲，是最常见的雷达信号之一，侦察接收机截获的线性调频MIMO雷达信号表达式为：其中，n为信号离散后对应点的位置，n≤N，N为信号离散后的总点数，f0为载频，fs为信号的采样频率，μ为调频因子，fp为阵元发射信号的频率间隔，n/fs为离散化的时间，为第m根天线接收信号的初相，当MIMO雷达发射阵为均匀线阵时，为相邻发射天线间的相位差；将侦察接收机截获的线性调频MIMO雷达信号XL(n)代入样本雷达信号s(n)获得线性调频MIMO雷达样本信号s(n)，然后将线性调频MIMO雷达样本信号s(n)求代入部分瞬时自相关函数r(n,Δn)，得线性调频MIMO雷达信号部分瞬时自相关函数RL(n,Δn)为：令延迟Δn＝0，即得到线性调频MIMO雷达信号的部分零时延瞬时自相关函数RL(n,0)为：2b)计算相位编码MIMO雷达信号部分零时延自相关函数RP(n,0)：在脉冲压缩雷达中，相位编码信号是经常被采用的一种信号，其射频频率固定，并且相位调制函数在有限离散状态内变化，在一个子码宽度内，信号相位不发生变化；在一个脉宽内，相位在码元变化处发生突变，这种参数离散变化是编码信号和非编码信号的最大不同点。侦察接收机截获的相位编码MIMO雷达信号为：其中，n为信号离散后对应点的位置，n≤N，N为信号离散后的总点数，M为阵元个数，f0为固定载频，fs为信号的采样频率，Npc为子脉冲数，Tp为子脉冲宽度，g(t)(0＜t＜Tp)为子脉冲矩形包络，φm(np)表示第m个阵元发射信号的第n个子脉冲的相位，为第m根天线接收信号的初相，当MIMO雷达发射阵为均匀线阵时，为相邻发射天线间的相位差，如果采用L相对相位编码MIMO雷达进行编码，则子码元相位φm(np)可从下面集合中选取：相位编码信号的总带宽与其各个子脉冲的带宽很相近，即：其中，T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于部分自相关谱的MIMO雷达信号调制类型识别方法，包括：(1)从侦察接收机接收的集中式MIMO雷达信号中利用窗函数截取一部分作为样本雷达号；(2)对样本雷达信号进行零时延瞬时自相关运算,得到样本雷达信号的部分零时延自相关函数；(3)将零时延瞬时自相关函数展开并化简，得到样本雷达信号的零时延瞬时自相关谱中各谱峰高度；(4)利用零时延瞬时自相关谱中谱峰高度进行MIMO雷达信号调制类型识别：(4a)用零时延瞬时自相关谱中的次高峰比上最高峰，得到样本雷达信号的特征参数RA；(4b)设定第一门限α和第二门限β，且α＞β，将样本雷达信号的特征参数RA分别与α和β进行比较：若RA＞α，则识别为线性调频MIMO雷达信号，若RA＜β，则识别为相位编码MIMO雷达信号，若β≤RA≤α，则识别为频率编码MIMO雷达信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于部分自相关谱的MIMO雷达信号调制类型识别方法，包括：(1)从侦察接收机接收的集中式MIMO雷达信号中利用窗函数截取一部分作为样本雷达号；(2)对样本雷达信号进行零时延瞬时自相关运算,得到样本雷达信号的部分零时延自相关函数；(3)将零时延瞬时自相关函数展开并化简，得到样本雷达信号的零时延瞬时自相关谱中各谱峰高度；(4)利用零时延瞬时自相关谱中谱峰高度进行MIMO雷达信号调制类型识别：(4a)用零时延瞬时自相关谱中的次高峰比上最高峰，得到样本雷达信号的特征参数RA；(4b)设定第一门限α和第二门限β，且α＞β，将样本雷达信号的特征参数RA分别与α和β进行比较：若RA＞α，则识别为线性调频MIMO雷达信号，若RA＜β，则识别为相位编码MIMO雷达信号，若β≤RA≤α，则识别为频率编码MIMO雷达信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中的样本雷达信号，表示如下：s(n)＝X(N)·ω(n)其中，X(N)为雷达侦察接收机收到的完整信号，N为信号总长度，ω(n)为窗函数，n为窗长，s(n)为样本雷达信号。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2a)中对样本雷达信号进行零时延瞬时自相关运算，是根据部分瞬时自相关函数构建不同信号的自相关函数:(3a)线性调频MIMO雷达信号的部分零时延瞬时自相关函数为：(3b)相位编码MIMO雷达信号的部分零时延瞬时自相关函数为：(3c)频率编码MIMO雷达信号的部分零时延瞬时自相关函数为：其中，M为阵元数目，n为信号离散后对应点的位置，n≤N，N为信号离散后的总点数，fs为信号的采样频率，fp为阵元发射信号的频率间隔，k∈[-(M-1),...0,...,M-1]，为第m根天线接收信号的初相，当MIMO雷达发射阵为均匀线阵时，为相邻发射天线间的相位差，表示第m个阵元发射信号的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶鲜，赵学志，董春曦，常安琪，李秋旭，郭凯德，徐加驹，张思齐，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61