雷达信号脉内调制特征分析
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3
雷达信号脉内调制特征分析
33
曾志伟
,冯小平
(西安电子科技大学
, 陕西 西安
710071 )
摘 要
:脉内特征是雷达信号分选的基础
,也是电子对抗领域里的一个重要课题
,本文主要讨论
了相位差分分析法和最小二乘法在雷达信号脉内调制特征分析中的运用
, 并运用
V c + + 6. 0 进
行了仿真 。
关键词
:雷达信号
;脉内特征
; 相位差分分析法
; 最小二乘法
中图分类号
: TN 9111
7 文献标识码
: A 文章编号
: 1009 - 0401 (
2005 )
04 - 0022 - 05
Analysis of the intrapulse features of radar signals
Z EN G Z h i2
w ei, FEN G X iao2
ping
(
X id ian
U n
iv
ersity
, X i’a
n 710071, C h ina )
A b stra c t: The in trap u lse fea tu re s of rada r signa ls a re the founda tion of signa l so ting. It is a lso one of
the m a in top ic s in e lec tron ic coun te rm ea su re s. In th is p ap e r, the p ha se d iffe rence tran sfo rm a tion a lgo2
rithm and lea st squa re a lgo rithm u sed in the ana lysis of the in trap u lse fea tu re s of rada r signa ls a re p re s2
en ted. Sim u la tion s th rough V c + + 6. 0 a re m ade to ve rify the fea sib ility of the two a lgo rithm s.
Key word s: rada r signa l; in trap u lse fea tu re; p ha se d iffe rence a lgo rithm; lea st squa re a lgo rithm
对雷达信号脉内调制分析的主要目的是
: 识别脉
内调制的类型和检测脉内调制的参数 。目前雷达信号
所采用的脉内调制主要分为
: 单载频 、多载频分集 、多 1 引
言
雷达辐射源信号识别是现代电子情报侦察系统和
电子支援系统的重要组成部分
,也是衡量电子对抗设
备技术先进程度的重要标志 。由于识别的信号特征未
知 、频率覆盖范围很宽和信号波形日益复杂
,所以雷达
辐射源信号的识别多年来一直是电子对抗领域中重要
而困难的研究课题
,受到了许多学者的极大关注 。脉
内调制特征是雷达信号细微特征的体现
,是电子侦察
中对雷达信号分选识别的重要特征 。常见的脉内调制
参数分析方法有相位差分分析法 、相位建模法 、时频分
布法 。本文主要介绍相位差分分析方法和相位建模分
析法中的最小二乘法
,相对于时频分布法
,它们没有使
用
FFT运算
, 计算量少
, 算法简单
, 是两种快速算法
, 载频编码 、线性调频 (
L FM ) 、二相编码和多相编码等 。
各种调制类型所对应的主要调制参数如表
1所示 。
表
1 雷达信号脉内调制参数
在实际工程运用中
,可先将侦察系统侦收到的信
号当作线性调频信号估计出初始频率和调频斜率
,接
着对此估计值进行调制方式判别
,若是相位编码信号
,
再进行相位编码码组检测 。
在适 当 高 的 信 噪 比 (
SNR ) 下 偏 差 达 到
(
CR )界
, 可满足实时性的要求 。 C ram e r2
R ao
3 脉内特征参数估计算法
2 雷达信号脉内调制特征
3. 1 相位差分分析法
(
1 ) 起始频率和调频斜率估计
3 收稿日期
: 2005 2
082
08;修订日期
: 2005 2
092
16
3 3 作者简介
:曾志伟 (
1979 - )
,男
,山西太原人
,西安电子科技大学硕士研究生
,主要从事雷达情报侦察信号分析 。 调制类型
主要调制参数
单载频
频率
线性调频
频宽
,时宽
,初始频率
,调频斜率
相位编码
码元长度
,码组信息
,载波频率
设线性调频信号
由脉冲总点数
N 及采样频率可求得雷达脉冲的
时宽 。
(
5 ) 频宽 由上面求得的调频斜率和时宽可求得雷
达脉冲的
频宽 。
(
6 ) 相位编码码组的检测 (对于相位编码信号 )
对角度序列作一阶有限差分
: j2π
( f
0 t + 1
μ
t2
)
0 ≤
t ≤
T
其它
t A e
0 2 ,
s (
t)
=
,
其中
, f
0 为初始频率
,μ
为调频斜率
,其瞬时相位为
1
2
<
( t
) = 2π
( f
0 t +
2μ
t
)
由此式经过两级微分运算
,可以很容易求得初始
频率
f
0 和调频斜率 μ
。下面举一个运用相位差分法求
雷达信号脉内调制参数的实际例子 。 < (
n + k)
< (
n + k)
- <
(
n)
, <
(
n + k) ≥ <
(
n)
- < (
n)
+ 2π
, < (
n + k)
< < (
n) φ
(n / k)
= ,
假设
{ I (
n )
, Q (
n )
} N - 1是两路从雷达侦察接收机 n = 0, 1, N - k
- 1 (
7 )
n = 0
其中
k的取值由实际系统确定 。
按照二相编码对进行自适应相位检测
: 送来的正交信号
, N 为数据长度 。对输入正交采样序
列进行角度变换
:
< (
n )
= tg- 1
(
Q (
n )
/ I (
n ) )
, < (
n ) ∈
[ 0, 2π
]
(
1 )
0 , | φ
(
n / k )
1
, | φ
( n / k ) - z (
n )
- z (
n )
| ≤π
/ 2
| > π
/ 2 D (
n / k )
= ,
对角度序列
{ < (
n )
} N - 1作一阶单调连续差分
: i = i + 1, z (
n + 1 )
= (
z (
n ) ×
i +φ
(
n / k ) )
/ (
i + 1 )
初始条件
: n = 0
φ
(
n )
= < (
n + 1 )
n = 0, 1, 2, - < (
n )
+ 2
kπ
,
, N - 2 ( 2 )
z (
0 )
= φ
(
0
/ k )
, i = 1
, n = 1
, 2
, N - k - 1 (
8 )
其中
< (
n + 1)
- < (
n)
+ 2 (
k - 1)π
≤φ
(
n - 1)
可以利用二阶差分性质进行估计
: 对式 (
8 ) 进行自适应纠错
,将滑窗宽度
k - 1 内 、
≤φ
( n)
窗口两端均为
1 且窗内数据半数及以上为
1 的数据
0
纠正为
1
; 将窗口两端均为
0 且窗内数据半数及以上
为
0 的数据
1纠正为
0, 得到纠错后的
D ’(
n / k ) 。检测
D ’(
n / k )中
0 序列在
2
k以上的最小周期
T
m in ,统计中
0 θ
(
n )
= φ
(
n + 1 )
- φ
(
n )
,φ
(
n + 1 )
≥φ
(
n )
,
(
3 )
n = 0, 1, N - 3
B
2 令
A = 2π
f
0 t +
2 , B =μ
t ,
序列周期位于区间
D ’
( n / k
) [ T , 1. 5 ×
T
]部分的平
m in m in
N - 3
1
μ
= B
均值
T ,作为子码宽度的估计
,并以此检测编码码组 。
3. 2 最小二乘法
上面介绍的相位差分法对瞬时频率的规律未作任
何明确的假设 。在实际应用中
,通常一个非平稳过程
的瞬时频率的变化率可以用有限次的多项式表示 。相
位差分法称为非参数法
,而利用多项式参数估计确定
频率变化的方法称为参数法 。相位建模法的本质是将
对瞬时频率的估计转化为多项式相位的阶次及其系数
的估计 。设信号的相位由多项式定义
: ∑
θ
(
n )
B =
2
n = 0 2
t
N -
或
N - 2 1
1 B
∑
(φ
(
n )
f
0 = [A - ]
- B )
A =
2π
t 2
N - 1
n = 0
( 4 )
f
0 和调频斜率 μ
。 这样便得到了初始频率
(
2 ) 斜率方差估计
N - 3
1
σ
2
- B ) 2
∑
(θ
( n )
= ( 5 )
μ
2
t (
N 2 )
n = 0 -
(
3 ) 调制识别
在一般情况下
,仅以上述处理的结果进行调制判
别
,判别方式如下
: 2
= a + a n + a n
p
+ a n
< (
n )
+
0 1
p 2 p
k
= ∑
a
k n
( ) 9
k = 0
设有
N 个实信号样本
x (
n )
, n = 0
, 1
, 2
,
式写成矩阵形式
:
<
= A a
式中 单载频
, μ
< μ
T , N < N
T 0
1
2
3 , N - 1
, 将上
2 线性调频
, μ
≥μ
T ,σ
u < σ
T
(
6 )
P
M I =
2
非线性调频
,μ
≥μ
T ,σ
u ≥σ
T
相位编码
, μ
< μ
T , N ≥
N
T
T
<
= [ < (
0 )
, < (
1 )
, < (
N - 1 )
] ,
式中
,μ
T 、σ
T 、
N
T 分别为对调频斜率 、斜率方差和脉宽
的检测门限
, 根据实际侦察系统设定
, N 为脉冲宽度
,μ
为调频斜率估计值 。
( )
