一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法。针对传统雷达干扰类型确认以及抗干扰措施选择上更多依赖人工判断和设定而存在模糊性和主观性的缺点，提出一种准确分类瞄频干扰、扫频干扰、宽带压制干扰和梳状谱干扰这四类典型宽带干扰的方法，构建宽带回波信号三维时频功率谱，将时频功率谱二值化并向频率域投影，对投影能量进行波形矩计算和凝聚参数测量，以及干扰分类识别等过程。本发明专利技术有效增强抗干扰措施的自动化选择能力，提高雷达在复杂电磁环境中的生存能力和作战效能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法
本专利技术涉及一种干扰识别方法，主要应用于雷达干扰信号分类识别领域。
技术介绍
随着电子战装备以及ECM领域专项技术的不断发展，各种各样具有特定干扰效果的雷达宽带有源干扰样式相继被提出，给现代雷达对战场干扰环境的感知能力和抗干扰能力提出了新的挑战。而对干扰环境的认知是雷达精准对抗有源干扰的基本前提。干扰环境认知需要对干扰源的特征进行提取、分析和分类，识别出具体干扰样式从而为抗干扰措施的优化选取提供先验信息。雷达干扰样式识别是指雷达在遭受干扰时对接收到的干扰信号进行信号处理，提取出干扰信号的特征信息从而判断出受到的是何种干扰，便于后续采取相应的抗干扰手段以保证己方雷达正常工作。目前雷达已具备相对完善的抗干扰功能及策略，但无法对干扰类型进行自动实时感知，雷达在干扰识别以及抗干扰措施的选择上更多依赖人工判断和设定，具有很强的模糊性和主观性，雷达无法对干扰自动进行有效检测及识别已成为制约雷达抗干扰技术发展的重要因素之一。因此，开展雷达干扰信号识别技术，对于提高雷达在复杂电磁环境中的生存能力和作战效能，具有重大的现实意义。本方案提出了一种时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法，该方法具有计算量小、识别速度快、正确率高、流程简单以及工程实现方便等优点。
技术实现思路
为了克服传统雷达在干扰识别以及抗干扰措施的选择上更多依赖人工判断和设定，具有很强的模糊性和主观性的缺点，本专利技术通过构建三维时频功率谱和基于时频功率谱的典型特征，提出了一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案如下：S1：构建宽带回波信号的三维时频功率谱；S2：时频功率谱二值分割：求解时频功率谱能量分割阈值，公式如下：根据阈值Tr，对时频功率谱进行二值分割，形成二值时频功率谱，公式如下：其中：大于阈值的称为对象点，小于阈值的称为背景点；S3：对象点频域投影：将所有对象点沿频率域进行投影，并实现频域投影的能量积累，公式如下：统计所有频点上能量积累S(n)的非零个数，当大于N/2时，进行步骤S4；否则进行步骤S5；S4：投影能量二阶波形矩计算：波形的起伏程度可由其二阶矩确知，定义投影能量S(n)的二阶波形矩为：当二阶波形矩Mo大于3时，为宽带压制干扰；否则为扫频干扰；S5：投影能量凝聚后点数计算：利用3/5准则，实现投影能量在频率域上分裂点的连通，公式如下：对连通后的数据Z(n)进行归并凝聚，即统计连续为1的数据段的个数，剔除掉其中个数小于4的数据段，剩余凝聚点数为C，当C大于3时，为梳状谱干扰；否则为瞄频干扰。进一步的，所述S1中：将宽带回波信号每N点中频数据做傅里叶变换，得到其频谱信息，然后顺序间隔滑窗做M次，构建时间、频率和功率的三维时频功率谱F(m,n)，其中：m为时间维，n为频率维，F(m,n)为该时间和频率点上的能量。本专利技术的有益效果：本专利技术通过采用基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法，实现宽带瞄频干扰、扫频干扰、宽带压制干扰和梳状谱干扰的准确分类，有效增强抗干扰措施的自动化选择能力，提高雷达在复杂电磁环境中的生存能力和作战效能。附图说明图1为一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法流程图。其中：图中S1-S5分别与
技术实现思路
中表述的S1-S5过程对应。图2为图1中各步骤的具体实现方法。其中，F(m,n)表示时间、频率和功率的三维时频功率谱，G(m,n)表示二值时频功率谱，S(n)表示频域投影的能量积累，Mo表示二阶波形矩，C表示剩余凝聚点数。具体实施方式本专利技术实现过程如图2所示，具体描述为以下过程：S1：三维时频功率谱构建：时频功率谱能够表征当前通道带宽内所有信号的频域和时间片信息，可以作为干扰综合分类识别和参数提取的重要依据。依据宽带识别数据率的总体需求，间隔截取共MN点宽带回波信号，然后每N点中频数据做傅里叶变换，得到其频谱信息，共顺序滑窗做M次，将频谱按时间依次排列，构建时间、频率和功率的三维时频功率谱F(m,n)，其中：m为时间维，取值范围为1≤m≤M；n为频率维，取值范围为1≤n≤N；F(m,n)为该时间和频率点上的能量。S2：时频功率谱二值分割：时频功率谱主要包含较高能量的干扰信息和较低能量的噪底信息，求解时频功率谱能量分割阈值，实现干扰信息的提取，公式如下：根据阈值Tr，对时频功率谱进行二值分割，形成二值时频功率谱，公式如下：其中：大于阈值的称为对象点，即干扰信息；小于阈值的称为背景点，即噪底信息。S3：对象点频域投影：不同类型的干扰在功率谱频域投影上具有明显可区分性，扫频干扰和宽带压制干扰具有频域全覆盖性，而瞄频干扰和梳状谱干扰仅在有限的频点上实施干扰。因此，将所有对象点沿频率域进行投影，并实现频域投影的能量积累，公式如下：统计所有频点上能量积累S(n)的非零个数，当大于N/2时，为扫频干扰或宽带压制干扰，进行步骤S4；否则为瞄频干扰和梳状谱干扰，进行步骤S5。S4：投影能量二阶波形矩计算：宽带压制干扰在频域投影后的统计特性依然是随机噪声，而扫频干扰的频域投影相对平稳。因此，可由波形的起伏程度进行分类，即由二阶矩确知，定义投影能量S(n)的二阶波形矩为：当二阶波形矩Mo大于3时，为宽带压制干扰；否则为扫频干扰。S5：投影能量凝聚后点数计算：梳状谱干扰相较瞄频干扰而言，时频功率谱频域投影的能量块更多。利用3/5准则，实现投影能量在频率域上分裂点的连通，公式如下：对连通后的数据Z(n)进行归并凝聚，即统计连续为1的数据段的个数，剔除掉其中个数小于4的数据段，剩余凝聚点数为C，当C大于3时，为梳状谱干扰；否则为瞄频干扰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法，其特征在于：/nS1：构建宽带回波信号的三维时频功率谱；/nS2：时频功率谱二值分割：求解时频功率谱能量分割阈值，公式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于时频功率谱投影的雷达宽带干扰识别方法，其特征在于：
S1：构建宽带回波信号的三维时频功率谱；
S2：时频功率谱二值分割：求解时频功率谱能量分割阈值，公式如下：



根据阈值Tr，对时频功率谱进行二值分割，形成二值时频功率谱，公式如下：



其中：大于阈值的称为对象点，小于阈值的称为背景点；
S3：对象点频域投影：将所有对象点沿频率域进行投影，并实现频域投影的能量积累，公式如下：



统计所有频点上能量积累S(n)的非零个数，当大于N/2时，进行步骤S4；否则进行步骤S5；
S4：投影能量二阶波形矩计算：波形的起伏程度可由其二阶矩确知，定义投影能量S(n)的二阶波形矩为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，姜小祥，王静娇，丁志辉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32