徐欽 張什永 李臻
摘 要:對雷達天線掃描類型的正確分析,是識別雷達工作狀態(tài)、判斷雷達威脅程度的重要依據(jù),對于電子對抗具有重要意義。本文提出了一種用于雷達天線掃描的分析算法,可以自動分析的雷達天線掃描類型,可用于識別雷達工作狀態(tài)及威脅程度
關鍵詞:天線掃描類型;信號處理;雷達信號
1 概述
天線掃描簡介:天線作為雷達的重要組成部分,主要用于輻射和接收電磁波能量,天線掃描類型的分析對于電子對抗具有重要意義。在電子戰(zhàn)處理中,對敵方雷達天線掃描的正確分析,是識別雷達類型和工作狀態(tài)的重要依據(jù)[1];同時,天線掃描分析是威脅程度判斷處理中的一個重要參數(shù)[2]。天線掃描方式分為兩種:機械掃描和電子掃描。其中,機械掃描方式是基于雷達天線的機械轉動對不同方位進行掃描,天線的轉動通常是按照一定的周期進行重復[3],主要掃描類型包括圓周掃描、平面扇形掃描、圓錐掃描、螺旋掃描和柵狀掃描[4]等。
2 天線掃描類型分析
2.1算法原理
天線掃描自動分析流程,包含4個部分:數(shù)據(jù)預處理、掃描周期分析、波形特征參數(shù)提取以及掃描類型識別。
步驟1)數(shù)據(jù)預處理,首先采用平滑處理進行去噪,然后采用插值方法補全缺失的全脈沖數(shù)據(jù)點。并進行歸一化和重采樣等預處理,以去除不同掃描類型的個性化差異,避免信號幅度和采樣率對特征提取的影響。
步驟2)特征參數(shù)提取,包括掃描周期、峭度、主瓣個數(shù)、脈沖群主瓣峰值幅度變化、主瓣間隔變化、主副瓣增益比。
步驟3)掃描類型識別,根據(jù)特征參數(shù),采用決策樹算法進行掃描類型的分類識別。
2.2掃描類型識別
依據(jù)上文所提取的各種特征參數(shù),本文采用了決策樹分類器進行掃描類型的識別,具體流程如下所示。
步驟1)判斷“未知”類型。根據(jù)主瓣個數(shù)參數(shù),可以判斷是否從信號中有提取出主瓣峰值:若有主瓣峰值,則進一步分析;若無峰值,則將掃描類型判定為“未知”。
步驟2)若不是上一步的類型,則進一步判斷“圓錐”掃描類型。若已提取出主瓣峰值,則判斷峭度是否小于閾值1.5,且掃描周期是否小于閾值0.5,若都滿足則認為是圓錐掃描。因為圓錐掃描的全脈沖數(shù)據(jù)點分布比較集中,且掃描周期量級為0.01~0.1秒。
步驟3)若不滿足上一步條件,則進一步判斷“圓周”掃描類型。如果主瓣個數(shù)等于1,則可以判斷為圓周掃描,因為其他掃描類型一個周期內不止1個主瓣。
步驟4)若不滿足上一步條件,則進一步判斷“扇形”掃描類型。如果脈沖群主瓣間幅度變化小于閾值0.12(歸一化幅度),則可認為是平面扇形掃描,一個周期內有兩個相同幅度的主瓣。
步驟5)若不滿足上一步條件,則進一步判斷“螺旋”和“柵狀”掃描類型。如果脈沖群主瓣間隔變化小于閾值0.15秒,則可判斷為螺旋掃描;若大于閾值,則判斷為柵狀掃描類型。因為螺旋掃描產生的脈沖群峰值會在固定時間間隔后出現(xiàn),而柵狀掃描產生的峰值出現(xiàn)時間間隔是不固定的。
3 結論
本文提出的雷達天線掃描信號的自動分析算法,能夠有效提取天線掃描類型,有助于后續(xù)識別雷達工作狀態(tài)及威脅程度。
參考文獻:
[1]李程,王偉,施龍飛,等.雷達天線掃描方式的自動識別方法[J].國防科技大學學報,2014,36(3):156163.
[2]王燕,朱松,譯.David Adamy.EW101: A First Course in Electronic Warfare [M].北京:電子工業(yè)出版社,2009:6670.
[3]康志勇,李先茂,張范軍.雷達天線掃描周期精確測量技術研究[J].航天電子對抗,2015,31(1):6264.
[4]Billur Barshan & Bahaeddin Eravci. Automatic Radar Antenna Scan Type Recognition in Electronic Warfare [J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2012, 48(4):29082931.