适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法及装置，方法包括：(1)实时接收发射机发射的LFM脉冲信号；(2)根据当前接收的LFM脉冲信号估计信号调制参数；(3)将当前接收的LFM脉冲信号的信号调制参数与目前工作模式库中的所有工作模式栈进行相似性比较，并存储至相似性最高的工作模式栈中；其中，所述工作模式库中存储若干工作模式栈，每个工作模式栈中存储属于同一类工作模式的LFM脉冲信号；(4)当已接收的LFM脉冲信号数量是N

Real time classification method and device of LFM radar working mode for monopulse

【技术实现步骤摘要】
适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法及装置
本专利技术涉及脉冲工作模式识别，尤其涉及一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法及装置。
技术介绍
雷达信号识别是指将被测辐射源信号参数和预先知道的辐射源参数进行比较以确认该辐射源本来属性的过程。雷达信号识别是保证雷达对抗侦查和干扰设备有效发挥其作战效能的重要前提。传统的雷达识别方式是基于脉冲描述字(pulsedescriptorword，简称PDW)的技术。该技术提取脉冲信号的脉宽，频率，到达时间，到达角等参数对雷达的体制，用途和型号等信息进行识别，从而掌握其相关武器系统工作状态、制导方式、了解其战术运用特点、活动规律和作战能力的过程。但是随着各国电子信息技术的发展，电子战技术的要求也越来越高，雷达识别在电子对抗中扮演着重要的角色。但是随着电磁环境的日益复杂，雷达识别的要求也越来越高，随着一些复杂体制和特殊体制雷达的相继出现，雷达识别正面临着越来越严峻的挑战。一方面，传统的对雷达脉冲分类的算法需要接收到很多脉冲信号后，通过聚类等方法实现，无法实时动态的对脉冲工作模式分类，在某些要求实时分析的系统中存在局限性。另一方面，新兴的基于设备物理指纹特征的雷达识别方案，对信号形式和调制参数敏感，需要输入调制参数相同的脉冲，并对每个单脉冲进行设备身份分类。但是传统的雷达工作模式分类方案是在多脉冲的前提下实施的。缺少基于单脉冲的工作模式分类算法以配合设备物理指纹方案的实施。因此我们需要一种适用于单脉冲的雷达工作模式实时分类方法解决上述问题。进一步的，LFM(线性调频)信号具有非常好的探测能力和距离分辨能力。因此在声呐和雷达系统中得到了广泛应用。目前对LFM的单脉冲工作模式分类的研究不足。所以一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法是迫切需求的。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法及装置，可以对单脉冲的LFM雷达信号进行实时分类。技术方案：本专利技术所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法包括：(1)实时接收发射机发射的LFM脉冲信号，所述LFM脉冲信号为经过上变频和LFM调制的单脉冲信号；(2)根据当前接收的LFM脉冲信号估计信号调制参数；(3)将当前接收的LFM脉冲信号的信号调制参数与目前工作模式库中的所有工作模式栈进行相似性比较，并存储至相似性最高的工作模式栈中；其中，所述工作模式库中存储若干工作模式栈，每个工作模式栈中存储属于同一类工作模式的LFM脉冲信号；(4)当已接收的LFM脉冲信号数量是Nw的整数倍时，检测工作模式库中所有工作模式栈的LFM脉冲信号数量，将LFM脉冲信号数量小于阈值λ的工作模式栈判定为干扰脉冲组成，删除该工作模式栈以精简工作模式库，其中，Nw为预设的脉冲流观测窗口，λ为预设的删除干扰脉冲工作模式的阈值。进一步的，该方法还包括：(5)计算目标脉冲比例RT、正确删除干扰脉冲的比例RI、以及工作模式库中最终存在的工作模式数NL，评估该方法的性能。进一步的，步骤(1)中接收机接收到LFM脉冲信号后，先进行幅度归一化，幅度归一化后的LFM脉冲信号为：式中，i表示当前LFM脉冲信号的序号，表示对当前LFM脉冲信号进行幅度归一化后的信号，fi、μi、fic、Ti分别表示的初始频率、线性调频斜率、载波频率、脉冲宽度，四个参数构成该信号的调制参数，表示初始相位，ZiRF(t)是均值为零且方差为σ2加性高斯白噪声。进一步的，步骤(2)具体包括：(2.1)通过对接收的LFM脉冲信号进行快速傅里叶变换，估计出综合频率fie，fie为包括初始频率fi和载波频率fic的综合频率；(2.2)通过对接收的LFM脉冲信号进行分数阶傅里叶变换，计算得到线性调频斜率μi；(2.3)通过搜索接收的LFM脉冲信号的幅度，检测信号的开始和结束，获得脉冲宽度Ti；(2.4)将综合频率fie、线性调频斜率μi、脉冲宽度Ti作为信号的信号调制参数集Θi＝[fie,μi,Ti]。进一步的，步骤(2.3)具体包括：(2.3.1)检测接收的LFM脉冲信号的幅度包络式中，||表示取绝对值；(2.3.2)对幅度包络进行归一化；(2.3.3)在归一化的包络上找到两个幅度值为0.5的采样点，分别记为和(2.3.4)计算脉冲宽度Ti：进一步的，步骤(3)具体包括：(3.1)若当前LFM脉冲信号为第一个LFM脉冲信号，即i＝1，当前工作模式库为空，则在工作模式库中创建一个工作模式栈并将LFM脉冲信号及其调制参数集Θ1加入到中，即(3.2)若当前LFM脉冲信号不是第一个LFM脉冲信号，即i≠1，则计算当前LFM脉冲信号的调制参数Θi和工作模式库中所有工作模式栈的距离；计算距离时首先将当前LFM脉冲信号和工作模式栈的调制参数进行归一化，之后按照下式计算欧式距离：是第n个工作模式栈中的调制参数集合，表示求Θi与中所有元素的欧几里得距离的平均值，Nm表示工作模式库中工作模式栈的数量；(3.3)获取所有距离中的最小距离的索引Dmin：Dmin＝D(Imin)Imin＝argminD(n)其中D()表示求对应的索引；(3.4)若Dmin＜γ，则判定当前LFM脉冲信号与工作模式栈相似性最高，将当前LFM脉冲信号及其调制参数Θi加入最小距离对应的工作模式栈中；否则创建新的工作模式栈其中，γ为预设的距离门限。进一步的，所述距离门限离γ满足：γp＜γ＜γm其中，γm表示所有目标工作模式之间的最小距离，γp是由于设备固有差异，计算误差引起的相同工作模式的脉冲信号之间的最大距离。进一步的，所述预设的脉冲流观测窗口Nw和预设的干扰脉冲工作模式阈值λ满足：式中，PI表示干扰工作的最大脉冲信号数在总脉冲信号数中的比例，PT表示目标工作的最小脉冲信号数在总脉冲信号数中的比例。进一步的，接收脉冲信号时采样率大于奈奎斯特采样率。本专利技术所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类装置包括：信号接收模块，用于实时接收发射机发射的LFM脉冲信号，所述LFM脉冲信号为经过上变频和LFM调制的单脉冲信号；调制参数估计模块，用于根据当前接收的LFM脉冲信号估计信号调制参数；工作模式库，库中存储有若干工作模式栈，每个工作模式栈中存储属于同一类工作模式的LFM脉冲信号；相似性比较模块，用于将当前接收的LFM脉冲信号的信号调制参数与目前工作模式库中的所有工作模式栈进行相似性比较，并存储至相似性最高的工作模式栈中；其中，工作模式库精简模块，用于当已接收的LFM脉冲信号数量是Nw的整数倍时，检测工作模式库中所有工作模式栈的LFM脉冲信号数量，将LFM脉冲信号数量小于阈值λ的工作模式栈判定为干扰脉冲组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于该方法包括：/n(1)实时接收发射机发射的LFM脉冲信号，所述LFM脉冲信号为经过上变频和LFM调制的单脉冲雷达信号；/n(2)根据当前接收的LFM脉冲信号估计信号调制参数；/n(3)将当前接收的LFM脉冲信号的信号调制参数与目前工作模式库中的所有工作模式栈进行相似性比较，并存储至相似性最高的工作模式栈中；其中，所述工作模式库中存储若干工作模式栈，每个工作模式栈中存储属于同一类工作模式的LFM脉冲信号；/n(4)当已接收的LFM脉冲信号数量是N

【技术特征摘要】
1.一种适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于该方法包括：
(1)实时接收发射机发射的LFM脉冲信号，所述LFM脉冲信号为经过上变频和LFM调制的单脉冲雷达信号；
(2)根据当前接收的LFM脉冲信号估计信号调制参数；
(3)将当前接收的LFM脉冲信号的信号调制参数与目前工作模式库中的所有工作模式栈进行相似性比较，并存储至相似性最高的工作模式栈中；其中，所述工作模式库中存储若干工作模式栈，每个工作模式栈中存储属于同一类工作模式的LFM脉冲信号；
(4)当已接收的LFM脉冲信号数量是Nw的整数倍时，检测工作模式库中所有工作模式栈的LFM脉冲信号数量，将LFM脉冲信号数量小于阈值λ的工作模式栈判定为由干扰脉冲组成，删除该工作模式栈以精简工作模式库，其中，Nw为预设的脉冲流观测窗口，λ为预设的干扰脉冲工作模式阈值。


2.根据权利要求书1所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于：该方法还包括：
(5)计算目标脉冲信号比例RT、正确删除干扰脉冲的比例RI、以及工作模式库中最终存在的工作模式数NL，评估该方法的性能。


3.根据权利要求书1所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于：步骤(1)中接收到LFM脉冲信号后，先进行幅度归一化，幅度归一化后的LFM脉冲信号为：



式中，i表示当前LFM脉冲信号的序号，表示对当前LFM脉冲信号进行幅度归一化后的信号，fi、μi、fic、Ti分别表示的初始频率、线性调频斜率、载波频率、脉冲宽度，四个参数构成该信号的调制参数，表示初始相位，ZiRF(t)是均值为零且方差为σ2加性高斯白噪声。


4.根据权利要求书1所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：
(2.1)通过对接收的LFM脉冲信号进行快速傅里叶变换，估计出综合频率fie，fie为包括初始频率fi和载波频率fic的综合频率；
(2.2)通过对接收的LFM脉冲信号进行分数阶傅里叶变换，计算得到线性调频斜率μi；
(2.3)通过搜索接收的LFM脉冲信号的幅度，检测信号的开始和结束，获得脉冲宽度Ti；
(2.4)将综合频率fie、线性调频斜率μi、脉冲宽度Ti作为信号的信号调制参数集Θi＝[fie,μi,Ti]。


5.根据权利要求书4所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实时分类方法，其特征在于：步骤(2.3)具体包括：
(2.3.1)检测接收的LFM脉冲信号的幅度包络



式中，||表示取绝对值；
(2.3.2)对幅度包络进行归一化；
(2.3.3)在归一化的包络上找到两个幅度值为0.5的采样点，分别记为和
(2.3.4)计算脉冲宽度Ti：





6.根据权利要求书1所述的适用于单脉冲的LFM雷达工作模式实...

【专利技术属性】
技术研发人员：方昊，邢月秀，
申请(专利权)人：南京东科优信网络安全技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32