CN117192482A - 基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，设置关注频段和阵面参数，进入快速搜索阶段先切换本振频率进行频域扫描各个本振点，然后固定本振点，在当前本振点下依次切换各个阵面进行空域扫描，进入分选阶段，依次对本振点和阵面进行观测，驻留时间内的脉冲信号进行信号分选形成辐射源描述字EDW；将辐射源参数与威胁信号库进行参数匹配，对匹配成功的辐射源进行告警，并根据告警等级和方位信息提供规避动作建议。本发明通过对关注的频段和空域的快速扫描，确定存在脉冲信号的频段和空域。对存在脉冲信号的频段和空域依次进行信号分选，形成多部辐射源的参数特征，并与威胁信号库进行参数匹配识别告警，可适应更复杂交错的信号环境。
Description
技术领域
本发明涉及雷达侦察处理技术，具体涉及一种基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法。
背景技术
机载雷达侦察告警设备是作战靶机用于雷达辐射源感知和威胁告警的电子对抗侦察***。它通过截获和分析照射到靶机上的雷达信号，向飞行员提供雷达辐射源目标的方位、类型和威胁等级等信息，协助飞行员采取适当的电子对抗和战术规避等措施。
以往的雷达告警设备存在以下缺点：
1、早期告警接收机带宽较窄，针对目标单一，不需要精确测频。随着接收机带宽越来越宽，目标雷达参数重合情况越来越多，利用载频信息分选和识别目标有了关键意义。
2、随着应用场景的日益复杂，对雷达告警设备复杂信号分析能力也提出了新的挑战。从脉冲描述字角度的信号识别已经不能满足需求，有必要利用信号分选将交叠的雷达脉冲信号分离成单部辐射源的参数特征，并进行辐射源匹配识别，确定威胁等级，提供战术规避建议。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法；本发明通过对关注的频段和空域的快速扫描，确定存在脉冲信号的频段和空域。对存在脉冲信号的频段和空域依次进行信号分选，形成多部辐射源的参数特征，并与威胁信号库进行参数匹配识别告警，可以适应更复杂交错的信号环境。
技术方案：本本发明的一种基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，包括以下步骤：
步骤1、上位机对关注频段和阵面参数进行设置，加载威胁信号库和背景信号库；所述威胁信号库内为需要保持警戒的信号，背景信号库内为需要过滤的信号；
步骤2、进入搜索阶段
根据步骤1中设置的频段和勾选的阵面，先固定本振频率，依次切换各个阵面进行空域扫描，然后切换下一个本振频率重复空域扫描，直至所有频段扫描结束，每个阵面的驻留时间均为T1，记录各驻留时间T1内接收的脉冲个数；同一本振点记录N1个不同频率的频点下的脉冲个数，相同频率的取脉冲幅度最大的阵面作为目标空域，即待观测阵面(统计每个阵面下N1个频点的脉冲描述字PDW在每个阵面的幅度，不同阵面间进行比幅，取幅度最大的阵面作为待观测阵面，记录该频段下需要观测的阵面)直至完成最后一个本振点的扫描；
步骤3、进入分选阶段，依次对步骤2中记录的本振点和阵面进行观测，驻留时间为T2；对驻留时间T2内接收的脉冲信号进行信号分选，形成辐射源描述字；信号分选形成辐射源描述字的具体流程如下：
步骤3.1、预分选：对驻留时间T2内接收到的脉冲根据载频进行聚类处理，进行脉冲流密度的稀释；
步骤3.2、主分选：对预分选中的每一个聚类，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，寻找潜在的PRI重频周期并进行序列检索，生成辐射源片段；
步骤3.3、合批：对主分选生成的辐射源片段进行融合处理，形成最终的包含重频、载频、脉宽等信息的辐射源描述字；
步骤4、将辐射源参数与威胁信号库进行参数匹配，对匹配成功的辐射源进行告警，并根据告警等级和方位信息提供规避动作建议。
本发明将信号分选与告警的应用场景结合，可以得到辐射源的详细参数，对于威胁的信号进行更精准的匹配识别，提高了告警的准确性。
进一步地，所述步骤3.1预分选进行脉冲密度流的稀释，配置载频、脉内调制类型等作为预分选的参数，
根据脉冲描述字PDW的预分选参数生成不同的聚类索引(根据载频生成聚类索引指的是将频率监测范围平均分成多个格子索引，根据PDW的载频值计算属于哪个格子)，将脉冲描述字PDW按照到达时间TOA从小到大的顺序挂入对应索引的队列中；当该聚类索引表格中的脉冲描述字PDW个数超过分选阈值(一般可设为5个)时，将聚类索引挂入主分选队列。
进一步地，所述步骤3.2根据主分选队列中的聚类索引，找到该聚类表格，并依次处理每个预分选聚类表格的PDW队列，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，具体方法：
首先计算相邻PDW之间的TOA差值，对各差值出现次数进行统计，形成一级直方图；遍历差值直方图，将每一个差值和其两倍差值的出现次数与门限比较，门限计算方式如下：
Tthreshold＝k*(T/PRI)
其中，T为总的采样间隔，PRI为TOA差值，k(k<1)为可调系数；
当某差值和其两倍差值都超过检测门限时，就以该PRI进行序列检索，若该级直方图没有满足检测门限的PRI，则增大两个脉冲之间的间隔脉冲数，计算下一级直方图并与之前各级直方图的统计结果进行累加；若序列检索成功，则根据检索出来的所有PDW生成一条EDW片段，清空直方图，对剩余的PDW重新计算一级直方图，重复该过程；若序列检索失败，继续计算下一级直方图；直到直方图级数到达设定的阈值或剩余的PDW个数不满足分选阈值，主分选结束进入合批阶段。上述过程中，当以该PRI为搜索间隔进行PDW搜索时，若检索到的PDW个数也满足上述门限条件，认为序列检索成功；若检索到的PDW个数不足，则认为序列检索失败。
进一步地，进一步地，直方图级数的方法为：计算相邻PDW的TOA差值称为一级直方图，计算间隔一个PDW的TOA差值称为二级直方图。
进一步地，所述步骤3.3主分选生成的EDW片段进行融合处理，形成最终的EDW,合批包括两种情况：
(1)、重频固定的脉冲序列的合批；
对于重频固定的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI1的EDW片段，且这些EDW片段的起始时间对PRI1求余对应的起始时刻相同，经过一级合批后，所有的EDW片段会合并为一条，无需经过二级合批，即可形成最终的EDW；
(2)、重频参差的脉冲序列的合批；
对于重频参差的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI2的EDW片段，经一级合批后，所有起始时刻相同的EDW片段融合为一条；
接着，对经一级合批后的EDW片段的起始时刻相邻作差，得到各个参差的子周期，形成最终的重频参差的EDW。
进一步地，所述步骤4中告警的具体方法：
将步骤3所得最终EDW与预先加载的威胁信号库进行匹配(如根据载频、脉宽、重频周期等，具体可由上位机设置)，如匹配成功，则对该EDW进行相应威胁等级的告警亮灯提示，并根据威胁等级与信号方位给出给出动作建议，以达到向操作手示警的作用。
有益效果：本发明靶机平台侦察告警分为快速搜索和分选两个阶段，不同于只利用脉冲的特征，而是利用信号分选对目标频段和空域的脉冲信号进行分析，利用了频率、脉宽、重频等多维特征，进行进一步的融合处理得到辐射源描述字，与威胁辐射源库进行匹配识别告警，根据威胁等级给出规避动作建议。
不同于现有告警技术方案中只关注脉冲描述字的特征，本发明进一步地根据脉冲描述字进行信号分选，可以适应更复杂的信号交错的环境，得到辐射源描述字，并与威胁信号库做匹配，可以利用更多的信号参数，实现更为精确的告警匹配识别。
附图说明
图1为本发明的整体流程图；
图2为本发明中信号分选流程图；
图3为本发明中信号分选重频固定合批示意图；
图4为本发明中信号分选重频参差合批示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本发明的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，包括以下步骤：
步骤1、上位机对关注频段和阵面参数进行设置，加载威胁信号库和背景信号库；所述威胁信号库内为需要保持警戒的信号，背景信号库内为需要过滤的信号；
步骤2、快速搜索阶段
根据步骤1中设置的频段和勾选的阵面，先固定本振频率，依次切换各个阵面进行空域扫描，然后切换下一个本振频率重复空域扫描，直至所有频段扫描结束，每个阵面的驻留时间均为T1，记录各驻留时间T1内接收的脉冲个数；同一本振点记录N1个不同频率的频点下的脉冲个数，相同频率的取脉冲幅度最大的阵面作为目标空域；直至完成最后一个本振点的扫描；
步骤3、分选阶段，依次对步骤2中记录的本振点和阵面进行观测，驻留时间为T2；对驻留时间T2内接收的脉冲信号进行信号分选，形成辐射源描述字EDW；信号分选流程如下：
步骤3.1、预分选：对驻留时间T2内接收到的脉冲根据载频进行聚类处理，进行脉冲流密度的稀释；
步骤3.2、主分选：对预分选中的每一个聚类，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，寻找潜在的PRI重频周期并进行序列检索，生成辐射源片段；
步骤3.3、合批：对主分选生成的辐射源片段进行融合处理，形成最终辐射源描述字；
步骤4、将辐射源参数与威胁信号库进行参数匹配，对匹配成功的辐射源进行告警，并根据告警等级和方位信息提供规避动作建议。
如图2所示，本实施例的信号分选具体包括预分选、主分选、合批三个流程。
预分选进行脉冲密度流的稀释，配置载频、脉内调制类型等作为预分选的参数，根据脉冲描述字PDW的预分选参数生成不同的聚类索引，将脉冲描述字PDW按照到达时间TOA从小到大的顺序挂入对应索引的队列中；当该聚类索引表格中的脉冲描述字PDW个数超过分选阈值(一般可设为5个)时，将聚类索引挂入主分选队列。
完成与分选后，根据主分选队列中的聚类索引，找到该聚类表格，并依次处理每个预分选聚类表格的PDW队列，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，具体方法：
首先计算相邻PDW之间的TOA差值，对各差值出现次数进行统计，形成一级直方图；遍历差值直方图，将每一个差值和其两倍差值的出现次数与门限比较，门限计算方式如下：
Tthreshold＝k*(T/PRI)
其中，T为总的采样间隔，PRI为TOA差值，k(k<1)为可调系数；
当某差值和其两倍差值都超过检测门限时，就以该PRI进行序列检索，若该级直方图没有满足检测门限的PRI，则增大两个脉冲之间的间隔脉冲数，计算下一级直方图并与之前各级直方图的统计结果进行累加；若序列检索成功，则根据检索出来的所有PDW生成一条EDW片段，清空直方图，对剩余的PDW重新计算一级直方图，重复该过程；若检索失败，继续计算下一级直方图；直到直方图级数到达设定的阈值或剩余的PDW个数不满足分选阈值，主分选结束进入合批阶段。
对于无法通过CDIF直方图算法分选的重频跳变和重频抖动的信号，在直方图算法到达级数上限分选失败时，进行重频跳变和重频抖动的分选，具体方法为计算PDW的一级TOA差值，基于统计学规律判断是否在有限的几个重频值中跳变或者是否在一个均值范围内波动。最后对主分选生成的EDW片段进行融合处理，形成最终的EDW,合批包括两种情况。
(1)、重频固定的脉冲序列的合批，如图3所示，对于重频固定的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI1的EDW片段，且这些EDW片段的起始时间对PRI1求余对应的起始时刻相同，经过一级合批后，所有的EDW片段会合并为一条，无需经过二级合批，即可形成最终的EDW；
(2)、重频参差的脉冲序列的合批，如图4所示，对于重频参差的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI2的EDW片段，经一级合批后，所有起始时刻相同的EDW片段融合为一条；
接着，对经一级合批后的EDW片段的起始时刻相邻作差，得到各个参差的子周期，形成最终的重频参差的EDW。有上述实施例可知，不同于现有方案将脉冲进行简单匹配，如脉冲密度过高时进行告警、脉冲频率匹配时进行告警，本发明对脉冲进行了分选识别，形成了辐射源级别的描述字，能更精确地识别匹配威胁信号。
Claims (6)
1.一种基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、上位机对关注频段和阵面参数进行设置，加载威胁信号库和背景信号库；所述威胁信号库内为需要保持警戒的信号，背景信号库内为需要过滤的信号；
步骤2、快速搜索阶段
根据步骤1中设置的频段和勾选的阵面，先固定本振频率，依次切换各个阵面进行空域扫描，然后切换下一个本振频率重复空域扫描，直至所有频段扫描结束，每个阵面的驻留时间均为T1，记录各驻留时间T1内接收的脉冲个数；同一本振点记录N1个不同频率的频点下的脉冲个数，相同频率的取脉冲幅度最大的阵面作为目标空域；直至完成最后一个本振点的扫描；
步骤3、分选阶段，依次对步骤2中记录的本振点和阵面进行观测，驻留时间为T2；对驻留时间T2内接收的脉冲信号进行信号分选，形成辐射源描述字EDW；信号分选流程如下：
步骤3.1、预分选：对驻留时间T2内接收到的脉冲根据载频进行聚类处理，进行脉冲流密度的稀释；
步骤3.2、主分选：对预分选中的每一个聚类，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，寻找潜在的PRI重频周期并进行序列检索，生成辐射源片段；
步骤3.3、合批：对主分选生成的辐射源片段进行融合处理，形成最终辐射源描述字；
步骤4、将辐射源参数与威胁信号库进行参数匹配，对匹配成功的辐射源进行告警，并根据告警等级和方位信息提供规避动作建议。
2.根据权利要求1所述的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，所述步骤3.1预分选阶段根据脉冲描述字PDW的预分选参数生成不同的聚类索引，将脉冲描述字PDW按照到达时间TOA从小到大的顺序挂入对应索引的队列中；当该聚类索引表格中的脉冲描述字PDW个数超过分选阈值时，将聚类索引挂入主分选队列。
3.根据权利要求1所述的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，所述步骤3.2根据主分选队列中的聚类索引，找到该聚类表格，并依次处理每个预分选聚类表格的PDW队列，采用累积差值直方图法CDIF进行信号分选，具体方法：
首先计算相邻PDW之间的TOA差值，对各差值出现次数进行统计，形成一级直方图；遍历差值直方图，将每一个差值和其两倍差值的出现次数与门限比较，门限计算方式如下：
Tthreshold＝k*(T/PRI)
其中，T为总的采样间隔，PRI为TOA差值，k(k<1)为可调系数；
当某差值和其两倍差值都超过检测门限时，就以该PRI进行序列检索，若该级直方图没有满足检测门限的PRI，则增大两个脉冲之间的间隔脉冲数，计算下一级直方图并与之前各级直方图的统计结果进行累加；若序列检索成功，则根据检索出来的所有PDW生成一条EDW片段，清空直方图，对剩余的PDW重新计算一级直方图，重复该过程；若序列检索失败，继续计算下一级直方图；
直到直方图级数到达设定的阈值或剩余的PDW个数不满足分选阈值，主分选结束进入合批阶段。
4.根据权利要求3所述的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，直方图级数的方法为：计算相邻PDW的TOA差值称为一级直方图，计算间隔一个PDW的TOA差值称为二级直方图。
5.根据权利要求1所述的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，所述步骤3.3主分选生成的EDW片段进行融合处理，形成最终的EDW,合批包括两种情况：
(1)、重频固定的脉冲序列的合批；
对于重频固定的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI1的EDW片段，且这些EDW片段的起始时间对PRI1求余对应的起始时刻相同，经过一级合批后，所有的EDW片段会合并为一条，无需经过二级合批，即可形成最终的EDW；
(2)、重频参差的脉冲序列的合批；
对于重频参差的脉冲序列，经过多次主分选后形成多条重频周期为PRI2的EDW片段，经一级合批后，所有起始时刻相同的EDW片段融合为一条；
接着，对经一级合批后的EDW片段的起始时刻相邻作差，得到各个参差的子周期，形成最终的重频参差的EDW。
6.根据权利要求1所述的基于信号分选的靶机平台侦察设备告警方法，其特征在于，所述步骤4中告警的具体方法：
将步骤3所得最终EDW与预先加载的威胁信号库进行匹配，如匹配成功，则对该EDW进行相应威胁等级的告警亮灯提示，并根据威胁等级与信号方位给出给出动作建议，以达到向操作手示警的作用。
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| CN117192482B (zh) | 2024-05-28 |
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