一种重频参差的雷达信号的检测方法与流程

本发明属于电磁环境信号监测技术领域，特别是一种重频参差的雷达信号的检测方法。

背景技术：

传统的对PRI参差信号的分选，一般都是先根据直方图统计情况确定子周期个数及各子周期，这就要求各子周期出现次数多，也就是参与分选的脉冲数足够多才能统计得准确。当丢失脉冲较多或总输入脉冲数太少(比如：窄带接收机工作于对宽频段的扫描搜索模式时，对某子频段的一次扫描接收到的脉冲数就会比较少)时，传统的分选方法在这种情况下容易分选成抖动信号。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重频参差的雷达信号的检测方法，在丢失脉冲较多或总输入脉冲数太少的情况下，也能完成对PRI参差信号的正确分选。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种重频参差的雷达信号的检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，对输入脉冲流PDW的TOA做直方图分析，统计所有有效子周期个数PRITotal以及各有效子周期的值PRIValue[i]、出现个数PRIN[i]及脉冲地址对PRIAddr[i]，i表示有效子周期的编号，i＝1,2,…,PRITotal；

步骤2，对每一有效子周期PRI，统计PDW序列中该有效子周期PRI出现的所有时间间隔；

步骤3，统计每一有效子周期PRI重复出现的最小时间间隔；

步骤4，确定是否重频参差信号，如果是则确定帧周期，并转入步骤5；如果不是，则退出检测，表示输入PDW中不存在参差信号；

步骤5，确定有效子周期个数及各有效子周期真值，完成重频参差信号分选及信号的重频参数统计。

进一步地，步骤2所述对每一有效子周期，统计PDW序列中该有效子周期出现的所有时间间隔，具体如下：

根据步骤1中直方图统计结果，对每一有效子周期的值PRIValue[i]，将隶属于该PRIValue[i]的所有脉冲地址对PRIAddr[i]的首地址所对应脉冲的TOA按时间顺序两两相减，得到PRIN[i]－1个值，记为FPRI[i][PRIN[i]-1]。

进一步地，步骤3所述统计每一有效子周期PRI重复出现的最小时间间隔，具体如下：

对每一有效子周期PRI，根据步骤2所得有效子周期PRI出现的所有时间间隔，统计其中最小值即最小时间间隔，记为minFPRI[i]。

进一步地，步骤4所述确定是否重频参差信号，如果是则确定帧周期，具体如下：

对所有有效子周期PRI，求数组minFPRI[Total]的最小值，记为validFPRI；minFPRI[Total]为所有有效子周期PRI出现的所有时间间隔；

如果任一有效子周期PRI值，对应的时间间隔组FPRI[i][PRIN[i]-1]都是validFPRI的倍数或相等，则确认输入信号的有效子周期PRI为重频参差信号，且帧周期为validFPRI。

进一步地，步骤5所述确定有效子周期个数及各有效子周期真值，完成重频参差信号分选及信号的重频参数统计，具体如下：

(1)根据输入PDW首尾脉冲的TOA和帧周期validFPRI，计算理想情况下子周期出现的最多次数Nmax；理想情况是指脉冲流的丢失率为0，Nmax＝(TOA尾-TOA首)/validFPRI；

(2)从步骤1直方图统计结果中，选取出现次数最多的一个有效子周期PRI，假设为第i组，出现次数为PRIN[i]，如果接收机丢失概率<30％，则PRIN[i]≥Nmax*70％；

(3)根据第i组有效子周期PRI的地址对，选取前后两两之间间隔脉冲数最多且时间间隔为帧周期的一组作为完整的有效子周期分布样本，进行有效性验证并确认有效子周期个数和各有效子周期真值。

进一步地，步骤(3)所述进行有效性验证并确认有效子周期个数和各子周期真值，具体为：

如果统计子周期个数真值为2～8，则确认为重频参差信号，如果大于8，则确认为重频滑变信号。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)当输入脉冲流丢失脉冲较多或总输入脉冲数太少(当窄带接收机工作于宽频段的扫描搜索模式时，一次接收到的脉冲数比较少)时，能正确有效地检测出重频参差信号；(2)能防止因不能正确提取PRI参差信号的辐射源参数，而造成后端对目标属性和威胁等级的识别失败及最终导致的指控系统决策错误。

附图说明

图1是本发明重频参差的雷达信号的检测方法的总体流程图。

图2是本发明重频参差的雷达信号的检测方法的子步骤A流程图。

具体实施方式

本发明充分挖掘并利用参差信号的时域特征，先确定帧周期(骨架周期)，再提取子周期和子周期个数，对输入脉冲流PDW的TOA进行分析处理并提取出辐射源的重频参数，因此当丢失脉冲较多或总输入脉冲数太少时，能完成对PRI参差信号的正确分选。

结合图1～2，本发明重频参差的雷达信号的检测方法，其中RF为载频、PW为脉宽、DOA为方位、TOA为脉冲到达时间、PRI为脉冲重复间隔、PDW为脉冲描述字、FPRI为帧周期，步骤如下：

步骤1，对输入脉冲流PDW的TOA做直方图分析，统计所有有效子周期个数PRITotal以及各有效子周期的值PRIValue[i]、出现个数PRIN[i]及脉冲地址对PRIAddr[i]，i表示有效子周期的编号，i＝1,2,…,PRITotal；

步骤2，对每一有效子周期PRI，统计PDW序列中该有效子周期PRI出现的所有时间间隔，具体如下：

根据步骤1中直方图统计结果，对每一有效子周期的值PRIValue[i]，将隶属于该PRIValue[i]的所有脉冲地址对PRIAddr[i]的首地址所对应脉冲的TOA按时间顺序两两相减，得到PRIN[i]－1个值，记为FPRI[i][PRIN[i]-1]。

步骤3，统计每一有效子周期PRI重复出现的最小时间间隔，具体如下：

对每一有效子周期PRI，根据步骤2所得有效子周期PRI出现的所有时间间隔，统计其中最小值即最小时间间隔，记为minFPRI[i]。

步骤4，确定是否重频参差信号，如果是则确定帧周期，并转入步骤5；如果不是，则退出检测，表示输入PDW中不存在参差信号；

所述确定是否重频参差信号，如果是则确定帧周期，具体如下：

对所有有效子周期PRI，求数组minFPRI[Total]的最小值，记为validFPRI；minFPRI[Total]为所有有效子周期PRI出现的所有时间间隔；

如果任一有效子周期PRI值，对应的时间间隔组FPRI[i][PRIN[i]-1]都是validFPRI的倍数或相等，则确认输入信号的有效子周期PRI为重频参差信号，且帧周期为validFPRI。

步骤5，确定有效子周期个数及各有效子周期真值，完成重频参差信号分选及信号的重频参数统计，具体如下：

(1)根据输入PDW首尾脉冲的TOA和帧周期validFPRI，计算理想情况下子周期出现的最多次数Nmax；(理想情况是指脉冲流的丢失率为0，Nmax＝(TOA尾-TOA首)/validFPRI)；

(2)从步骤1直方图统计结果中，选取出现次数最多的一个有效子周期PRI，假设为第i组，出现次数为PRIN[i]，如果接收机丢失概率<30％，则PRIN[i]≥Nmax*70％；

(3)根据第i组有效子周期PRI的地址对，选取前后两两之间间隔脉冲数最多且时间间隔为帧周期的一组作为完整的有效子周期分布样本，进行有效性验证并确认有效子周期个数和各有效子周期真值，具体为：

如果统计子周期个数真值为2～8，则确认为重频参差信号，如果大于8，则确认为重频滑变信号。

实施例1

为了达到对输入脉冲流的实时、全脉冲处理，本实施例基于FPGA加双CPU(CPUA、CPUB)的硬件架构，其中FPGA用于实时采集并缓存来自接收机的PDW；CPUA对FPGA送来的PDW进行预分选，按RF、PW、DOA参数聚类分析，按相关性形成多个通道，即初始信号跟踪表，定时切换给CPUB进行详细分析；CPUB利用各种算法对CPUA切换过来的初始信号跟踪表进行更进一步的分析，提取出各辐射源信号，并解算各辐射源信号的详细参数。本发明的分选方法在CPUB中实施，用于对重频参差信号的确认和提取。具体实现步骤如下：

1、对输入脉冲流进行预分选

对输入PDW按RF、PW、DOA等参数进行聚类处理，将具有相关性的脉冲放在同一通道，定时切换至下一步。

2、直方图分析

对输入一列PDW的TOA(脉冲到达时间)进行一级直方图分析，统计有效PRI(脉冲重复间隔)的总数PRITotal及各有效PRI的值PRIValue[PRITotal]、出现个数PRIN[PRITotal]及脉冲地址对PRIAddr[PRITotal]。

3、计算各有效PRI重复出现的时间间隔

根据直方图统计结果，对每一有效PRI值，以第i个为例，将隶属于该PRIValue[i]的所有地址对PRIAddr[i]的首地址所对应脉冲的TOA按时间顺序两两相减，得到PRIN[i]－1个值，记为FPRI[i][PRIN[i]-1]。

4、统计每一有效PRI重复出现的最小时间间隔

对每一有效PRI，以第i个为例，统计其对应数组FPRI[i][PRIN[i]-1]的最小值，记为minFPRI[i]。

5、确定是否重频参差信号，如果是，确定帧周期

对所有有效PRI，求数组minFPRI[Total]的最小值，记为validFPRI。如果任一有效PRI值，以第i个为例，对应的时间间隔组FPRI[i][PRIN[i]-1]都是validFPRI的倍数或相等，则初步确认输入信号的PRI为重频参差信号，且帧周期为validFPRI。

6、确定子周期个数及各子周期真值

先根据输入PDW首尾脉冲的TOA和帧周期validFPRI，计算理想情况下子周期出现的最多次数Nmax。然后，从直方图统计结果中，选取部出现次数最多的一个PRI，假设为第i组，其出现次数为PRIN[i](如果接收机丢失概率<30％，则PRIN[i]≥Nmax*70％)，记为maxPRIN。最后，根据第i组PRI的地址对，选取前后两两之间间隔脉冲数最多且时间间隔为帧周期的一组作为完整的子周期分布样本，取相邻两脉冲之间的时间间隔作为临时子周期tmpPri进行验证，如果该tmpPri属于PRIValue[PRITotal]，与其中的第i个值PRIValue[i]相同，且PRIN[i]与maxPRIN个数在容差范围内，则确认该tmpPri为一个子周期真值Hper[n]，子周期个数n加1，然后取下一个间隔继续验证，直至一个帧周期结束，即可得到完整的子周期真值Hper和个数n。因为重频参差信号的子周期个数一般为2～8，所以如果统计子周期个数真值为2～8，则确认为重频参差信号，如果大于8，则确认为重频滑变信号。

至此，重频参差信号分选完成，信号的重频参数也统计完成。具体分析流程见图1～2，图中返回1，即为重频参差信号分选成功，子周期个数为n，各子周期为Hper[n]，帧周期为validFPRI；返回0则输入脉冲列不是重频参差信号，转入下一种算法继续分析。

综上所述，当输入脉冲流丢失脉冲较多或总输入脉冲数太少(当窄带接收机工作于宽频段的扫描搜索模式时，一次接收到的脉冲数比较少)时，本发明方法能正确有效地检测出重频参差信号，防止因不能正确提取PRI参差信号的辐射源参数而造成后端对目标属性和威胁等级的识别失败及最终导致的指控系统决策错误。