一种密集电磁环境下的自适应雷达信号分选算法
第３２卷第３期 雷达与对抗 Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．３ ２０１２年９月 ＲＡＤＡＲ＆ＥＣＭ Ｓｅｐｔ．２０１２ 一种密集电磁环境下的自适应雷达信号分选算法 苏彦华 ，胡 进 （１．海军司令部四部，北京１００８４１；２．中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京２１０００３） 摘要：针对目前无源探测系统面临的越来越密集的电磁环境所带来的信号分选实时性问题。 提出了一种密集电磁环境下自适应雷达信号分选算法。该算法首先对待处理的ＰＤＷ流密度 进行测量，并对信号的ＰＲＩ特性进行估计，在此基础上自适应地调整信号分选算法处理的信号 ＰＲＩ范围与信号长度，并依据信号时域特性的可分割性分别对高、低重频信号进行信号分选。 仿真结果表明，该算法较大地提高了密集电磁环境下信号分选的实时性与有效性。 关键词：密集电磁环境；高重频雷达信号；自适应信号分选；脉冲流密度 中图分类号：ＴＮ９５７．５１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—０４０１（２０１２）０３—００１２—０４ Ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ｈｉｇｈ—－ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ—・ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＪＳＵ Ｙａｈ ｈｕａ ，ＨＵ ｎ （１．Ｔｈｅ ４ ｂｒａｎｃｈ ｏｆｔｈｅ Ｎａｖｙ Ｃｏｍｍａｎｄ；２．Ｎｏ．７２４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏＣＳＩＣ，Ｎａｎｆｉｎｇ ２１０００３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｕｒｒｅｎｔ ｐａｓｓｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＰＤＷ ｔｏ ｂｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ＰＲＩ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ ａｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ＰＲＩ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ ａｒｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌｓ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｒｅ ｄｏｎｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ； ａｄａｐｔｉｖｅ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ；ｆｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ０ 引 言 了电磁环境的密集程度，导致电磁威胁环境的信号密 度已高达百万量级。 无源探测系统，由于其在不发射对目标照射电磁 由于只有在正确分选的基础上才能对雷达辐射源 波的条件下通过测量雷达、通信等发射机（辐射源）的 信号的参数进行分析和提取，对雷达类型和威胁性质 电磁波参数来确定辐射源及其携载平台或目标的位置 进行识别，因而密集电磁环境下的信号分选的实时性 信息和航迹，因而具有作用距离远、隐蔽性好等优点， 与有效性成为无源探测系统面临的最为急迫、也最为 对于提高系统在电子战环境下的生存能力具有重要作 重要的课题。 用。随着现代电子战激烈对抗程度的不断升级，雷达 目前，雷达信号分选主要是利用到达角（Ａｎｇｌｅ ｏｆ 工作频率覆盖范围不断向两端扩展，雷达工作重频范 ａｒｒｉｖａｌ，ＡＯＡ）、载频（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＣＦ）、脉宽 围也根据近程探测、中远程探测的不同而呈现越来越 （Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ，ＰＷ）、到达时间（Ｔｉｍｅ ｏｆ ａｒｒｉｖａｌ，ＴＯＡ）、 宽广的分布。高重频雷达信号的出现更是极大地扩大 脉冲幅度（Ｐｕｌｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ＰＡ）等参数构成的脉冲描 收稿日期：２０１２－０４－２０；修订日期：２０１２－０５－１４ 作者简介：苏彦华，男，１９７２年生，高级工程师，硕士研究生，主要研究方向为电子工程。 一１２—
苏彦华等 一种密集电磁环境下的自适应雷达信号分选算法 述字（Ｐｕｌｓｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｗｏｒｄ，ＰＤＷ）进行分选。由于ＴＯＡ 本身不能表述雷达信号的特征，实际是采用到达时间 的差（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ＴＯＡ，ＤＴＯＡ）进行分选。为了对脉 冲流密度进行稀释，一般先利用ＡＯＡ、ＣＦ、ＰＷ聚类进 行预分选，然后利用ＤＴＯＡ自相关的主分选方法进行 分选。 典型的基于ＰＲＩ的雷达信号分选算法有累积差直 方图（ＣＤＩＦ）法 、序列差直方图（ＳＤＩＦ）法 和ＰＲＩ 变换法［３］。ＣＤＩＦ和ＳＤＩＦ算法不具备二次及高次谐波 的抑制能力，而必须通过后续脉冲序列搜索算法来改 进其分选效果。ＰＲＩ变换法通过相位因子的引进较好 地实现了高次谐波的抑制，但引入相位因子会较大地 增大分选的计算复杂度，使得该算法在密集电磁环境 下较难满足实时性的要求。文献［４］提出了利用ＳＤＩＦ 和ＰＲＩ变换相结合的方法进行雷达信号分选的方法， 但密集信号环境对算法的影响没有进行深入地分析。 针对目前无源探测系统面临的越来越密集的电磁 环境所带来的信号分选实时性与有效性问题，本文提 出了一种密集电磁环境下的自适应信号分选算法。该 算法通过改进ＰＲＩ变换的处理流程，根据脉冲流密度 自适应地调整信号分选算法处理的信号时域范围与信 号长度，并依据信号时域特性的可分割性分别对高、低 重频信号进行信号分选，较好地解决了密集电磁环境 下的信号分选问题。 １ 改进的ＰＲＩ变换（ＩＰＲＩ）处理流程 ＰＲＩ变换由于相位因子的引入增加了较多的复数 运算，其算法的计算复杂度较高。考虑到ＰＲＩ变换获 取的是感兴趣ＰＲＩ范围内ＤＴＯＡ的完备信息，因此可 以利用该信息如ＳＤＩＦ算法一样计算脉冲对数信息，进 而利用真实辐射源与其谐波脉冲对数之间的关系对谐 波进行抑制，达到简化运算的同时又实现谐波抑制的 能力。 改进的ＰＲＩ变换处理流程如图１所示。图中， ， …，， 为脉冲序列，［ ， ｉ ，ＪＰＪＲ， ］为处理的信号 重频范围，因而一般设置为固定值。Ｃ 为第 个小箱 的脉冲对数。Ｋ为［ ， ，…］之间划分的 ，小 箱个数，一般由式（１）给出。 Ｋ＝（Ｐ ， 一 ， ｉ ）／ｂ （１） 式中ｂ为Ｐ肼的分辨率，称为小箱宽度。小箱的中心 如式（２）所示。 ＝（ｋ一１／２）ｂ＋Ｐ ， ｉ ， ＝１，…，Ｋ （２） 脉冲流到达时间： …， ，， Ｉ 确定待处理Ｐ足晚围： ［尸兄『ｍｉ 艘，ｍ“】 Ｉ 初始化ＰＲ Ｉ、箱： Ｃ ０， １，２，…，Ｋ ｎ＝２ 图１ 改进的ＰＲＩ变换处理流程 则小箱号可以由式（３）获得： ｌ