一种基于雷达信号指纹特征的辐射源识别方法与流程

本发明属于脉内无意调制识别领域，具体涉及一种基于雷达信号指纹特征的辐射源识别方法。

背景技术：

随着雷达技术的发展，利用雷达信号的“指纹”特征实现对特定辐射源的识别成为电子侦察领域的热点问题。在传统信号参数相同的情况下，通过特定辐射源识别，可以利用辐射源的无意调制信息完成雷达辐射源之间的区分识别，进而对特定的辐射源进行有效、长期的监视与跟踪。

由于各雷达辐射源的磁控管中存在着细微差异，因此在其脉冲包络上具有丰富的无意调制信息，因此即便是具有相同的信号参数的雷达辐射源也可以利用脉冲包络特性的差异来进行识别。如果选取脉冲包络特征作为信号“指纹”，则“指纹”提取更加容易，整个算法流程的运算量也相对较小，但是雷达脉冲包络经过空间传输到达接收机的过程中很容易受到噪声、信道衰落和多径效应的影响，产生较大的失真，直接影响“指纹”识别的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于雷达信号指纹特征的辐射源识别方法，解决了如何将雷达信号“指纹”特征应用于辐射源识别的问题。

实现本发明目的技术解决方案为：一种基于脉冲包络上升沿特征搜索匹配的个体特征识别方法，方法步骤如下：

步骤1、接收雷达脉冲信号并对信号进行有意特征识别与分类，判断模板库中是否存在该有意识别信号类型的模板，转入步骤2；

步骤2、判断指纹库是否存在该有意识别信号雷达模板：

若指纹库存在该有意识别信号雷达模板，进行上升沿包络提取并计算与模板间的hausdorff距离，转入步骤3；

若指纹库中不存在该有意识别信号雷达模板，则转入步骤4；

步骤3、根据上述hausdorff距离进行阈值判决，如果小于阈值，则认为属于同一雷达辐射源，将此脉冲信号计入该辐射源对应的全脉冲库并更新模板；否则，认为该脉冲来自另一雷达辐射源，转入步骤4；

步骤4、进行上升沿包络提取，形成模板入库。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)使用带有高速ad芯片的宽带数字接收机对脉冲信号包络上升沿进行高速采集，在上升沿时间很短的前提下仍然保证获取足够进行后续处理的包络上升沿特征信息；

(2)利用有意识别来引导模板匹配，提高了“指纹”匹配的可靠性；

(3)使用了改进的基于hausdorff距离的包络上升沿特征匹配运算方式，通过使用滑窗搜索加hausdorff距离运算的方式，提高了“指纹”匹配的准确性。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明上升沿包络提取流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明采用脉冲包络参数中的脉冲包络上升沿作为雷达信号的“指纹”，由于脉冲包络上升时间极短，因此受多径效应干扰较小。而对于任意两个波形来说，它们的形状越相似，其相关程度就会越高，本发明中通过计算采集到的包络上升沿数据以及预存的“指纹”模版之间的hausdorff距离来判定其相关程度，hausdorff距离越小，则两个波形越相似，于是按概率统计的观点可以认为其符合匹配。

结合图1和图2，一种基于雷达信号指纹特征的辐射源识别方法，方法步骤如下：

步骤1、接收雷达脉冲信号并对信号进行有意特征识别与分类，判断模板库中是否存在该有意识别信号类型的模板，转入步骤2；

步骤2、判断指纹库是否存在该有意识别信号雷达模板：

若指纹库存在该有意识别信号雷达模板，进行上升沿包络提取并计算与模板间的hausdorff距离，转入步骤3。

其中hausdorff距离的计算，具体步骤如下：

在进行脉冲上升沿匹配时，首先是接收来自上位机发送的指纹模版，并对指纹模版进行归一化处理，得到模版序列ptem＝{p(n)}，其中n＝0,1,...,n-1。再对雷达脉冲信号实现跟踪之后进行脉冲上升沿包络信息采集及包络提取，再对需要匹配的上升沿波形进行归一化处理，得到上升沿包络序列rrai＝{r(m)}，其中m＝0,1,...,m-1且m＞n。

将得到的模版序列ptem的有效部分在上升沿包络序列rrai中进行滑动，通过最小相差法找到最佳匹配位置，即满足下式最小的k的位置匹配起始点dis(k)：

式(1)中k＝0,1,2,...,m-n-1，i＝1,2,...,n。

利用找到匹配起始点之后开始计算其hausdorff距离，对于模版序列ptem＝{p(n)}计算其中每一个点对应上升沿包络序列中所有点的最小距离di,min

di,min＝min{dij,j＝1,2,...,n}(2)

进而得到最小距离的集合dmin

dmin＝{d1,min,d2,min,…,dn,min}(3)

取出dmin的最大值即为其hausdorff距离dhau：

利用得到的hausdorff距离值。

若指纹库中不存在该有意识别信号雷达模板，则转入步骤4。

步骤3、根据上述hausdorff距离进行阈值判决，如果小于阈值，则认为属于同一雷达辐射源，将此脉冲信号计入该辐射源对应的全脉冲库并更新模板；否则，认为该脉冲来自另一雷达辐射源，转入步骤4。

步骤4、进行上升沿包络提取，形成模板入库。

步骤2和步骤4中，上升沿包络提取，具体方法如下：

步骤a、使用高速采样ad作为基础，获取足够多的脉冲前沿数据；

步骤b、利用cordic算法进行上升沿起始位置判决，在上升沿判决的同时对信号进行延迟采集，对采集的数据进行希尔伯特变换，形成上升沿包络信息；

步骤c、对上升沿包络按其有意识别类型进行类型标记，也就是作为该有意识别类型下的一个辐射源的模板。

由于雷达脉冲包络上升沿识别存在的困难之一就是脉冲上升非常快，可以进行数据采集的时间比较短，同时还需要有一定数量的数据来进行数据分析，因此选用了高速ad芯片以尽可能完整进行脉冲信号包络上升沿特征的提取。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于脉冲包络上升沿特征搜索匹配的个体特征识别方法，根据雷达信号的上升沿包络的特性，通过由有意识别引导的基于Hausdorff距离的上升沿包络匹配法，达到辐射源个体特征识别的目的。由雷达发射机磁控管参数随机变化造成的寄生调制会导致发射信号的包络具有差异，进而形成雷达“指纹”特征，而脉冲包络上升沿具有受多径、噪声影响较小的特性，在实际应用时具有较高的可靠性，因次本发明采用通过雷达信号的上升沿包络信息作为雷达信号的“指纹”，通过结合使用有意识别引导增加实际运用时匹配的成功概率。

技术研发人员：刘志武;冀贞海;王昀;李文魁;杨树树;胡新宇;徐学华;侯文栋;马琴;宋海伟;李贵显
受保护的技术使用者：中国航天科工集团八五一一研究所
技术研发日：2018.10.17
技术公布日：2019.01.15