雷達(dá)輻射源信號特征提取與評價方法研究
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【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,雷達(dá)是取得軍事優(yōu)勢的重要裝備。雷達(dá)偵察作為雷達(dá)對抗的主要內(nèi)容之一,在掌握敵方雷達(dá)類型、功能、用途,甚至獲知敵方兵種和武器部署中已經(jīng)成為了各級指揮員的“眼睛”和“耳朵”。在雷達(dá)偵察信號處理系統(tǒng)中,雷達(dá)輻射源信號的識別是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一,識別水平的高低已經(jīng)成為衡量雷達(dá)對抗設(shè)備主要技術(shù)水平的重要標(biāo)志。隨著雷達(dá)的廣泛應(yīng)用和雷達(dá)電子對抗激烈程度的不斷加劇,在高密度、高復(fù)雜波形、寬頻譜捷變的雷達(dá)信號環(huán)境中,長期沿用的基于傳統(tǒng)五參數(shù)的雷達(dá)輻射源信號識別方法已難以勝任,較難取得令人滿意的識別效果。為此,國內(nèi)外學(xué)者在雷達(dá)輻射源信號識別這一研究領(lǐng)域做了大量系統(tǒng)深入的研究,這其中又有很大一部分是對雷達(dá)輻射源的信號特征進(jìn)行研究,都在嘗試著探尋新的特征提取方法,期待著新特征參數(shù)被發(fā)現(xiàn),從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)五參數(shù)(脈沖寬度、脈沖幅度、載頻、脈沖到達(dá)時問、脈沖到達(dá)方向)的不足,目前提出的新特征已有數(shù)十種之多。但面對數(shù)量如此眾多的雷達(dá)輻射源信號新特征,這些特征的綜合效能如何,如何甑選是當(dāng)前擺在我們面前非常重要而又迫切需要解決的一個難題。為此,本文從雷達(dá)輻射源信號特征的提取與分析、特征評價指標(biāo)體系、雷達(dá)輻射源信號特征評價模型和算法設(shè)計等方面,針對上述雷達(dá)輻射源信號特征評估中需要解決的關(guān)鍵問題展開了系統(tǒng)深入的研究,主要貢獻(xiàn)有以下4個方面。1.對雷達(dá)輻射源信號特征提取進(jìn)行了研究,提出了三種雷達(dá)輻射源信號新特征,即雷達(dá)輻射源信號小波灰度矩特征、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饽芰快靥卣骱图y理特征。雷達(dá)輻射源信號小波灰度矩特征首先通過連續(xù)小波變換提取雷達(dá)輻射源信號的小波系數(shù),并通過實(shí)驗(yàn)分析,解決了小波分解尺度和連續(xù)小波的選擇問題,實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)輻射源信號小波灰度矩特征和紋理特征的提取,并分析了噪聲對特征識別能力的影響。雷達(dá)輻射源信號經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饽芰快靥卣魅缓笸ㄟ^經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸馑惴▽走_(dá)輻射源信號進(jìn)行分解,得到不同的內(nèi)稟態(tài)函數(shù)分量,通過定義內(nèi)稟態(tài)函數(shù)分量的能量,并提取主要內(nèi)稟態(tài)函數(shù)分量的能量構(gòu)成特征向量,通過設(shè)計分類器實(shí)現(xiàn)了對典型雷達(dá)輻射源信號的識別,并詳細(xì)分析了噪聲對特征提取以及特征識別能力的影響。2.對雷達(dá)輻射源信號特征評價指標(biāo)體系進(jìn)行了研究,提出了基于四種測度的雷達(dá)輻射源信號特征的可分選性評估方法,設(shè)計了特征穩(wěn)健性測度指標(biāo),豐富了雷達(dá)輻射源信號特征評價指標(biāo)體系。從雷達(dá)輻射源信號特征的可分選性、復(fù)雜性和穩(wěn)健性三個不同角度,對雷達(dá)輻射源信號特征評價指標(biāo)體系進(jìn)行了深入研究。對基于特征可分選性評價的雷達(dá)輻射源信號識別進(jìn)行了研究。研究了雷達(dá)輻射源信號特征向量的空間分布問題,通過對部分雷達(dá)輻射源信號特征的實(shí)驗(yàn)仿真,得出了雷達(dá)輻射源信號特征在一維特征參數(shù)符合正態(tài)分布的情況下,其多維特征向量不一定是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的結(jié)論,為后續(xù)特征綜合評價模型建立及相應(yīng)算法的研究提供了理論上的參考和借鑒。3.在構(gòu)建雷達(dá)輻射源信號特征評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,對雷達(dá)輻射源信號特征綜合評價模型及算法進(jìn)行了研究,提出了雷達(dá)輻射源信號特征的層次分析綜合評價模型、模糊層次分析評價模型和集對模糊層次分析評價模型。首先應(yīng)用層次分析方法對雷達(dá)輻射源信號特征進(jìn)行評價,提出了雷達(dá)輻射源信號特征的層次分析評價模型。然后針對層次分析評價模型不能處理專家模糊評判的問題,通過引入模糊理論,提出了雷達(dá)輻射源信號特征的模糊層次分析評價模型。最后針對模糊層次分析評價模型中評價決策存在的主觀性問題,借鑒集對理論的思想,通過建立集對決策矩陣實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)輻射源信號特征的集對模糊層次分析評價模型,實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)輻射源信號特征的客觀綜合評價。4.提出了基于群體智能的雷達(dá)輻射源信號特征評價模型。針對基于層次分析的評價模型中判斷矩陣的構(gòu)建較難避免的主觀性問題,提出了基于差分進(jìn)化粒子群投影尋蹤算法的雷達(dá)輻射源信號特征綜合評價模型。首先通過將差分進(jìn)化算法與改進(jìn)的粒子群算法相結(jié)合,并將得到的差分進(jìn)化粒子群算法用于投影尋蹤算法投影方向的優(yōu)化,最終建立了雷達(dá)輻射源信號特征的差分進(jìn)化粒子群投影尋蹤評價模型�；谌后w智能的雷達(dá)輻射源信號特征評價思路從方法上克服了基于傳統(tǒng)層次分析方法的特征綜合評價模型中存在的主觀性問題,為實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)輻射源信號特征的客觀綜合評價開辟了新途徑。
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【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：
- 摘要9-11
- Abstract11-17
- 第1章 緒論17-28
- 1.1 引言17
- 1.2 課題背景及研究意義17-19
- 1.3 課題研究現(xiàn)狀19-23
- 1.3.1 輻射源信號特征挖掘19-22
- 1.3.2 輻射源信號特征評價22-23
- 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀小結(jié)23
- 1.4 課題研究思路23-25
- 1.5 主要研究工作25-26
- 1.6 論文結(jié)構(gòu)安排26-28
- 第2章 雷達(dá)輻射源信號特征提取與分析28-77
- 2.1 引言28
- 2.2 雷達(dá)輻射源信號28-31
- 2.2.1 常規(guī)雷達(dá)信號29
- 2.2.2 二相編碼信號29
- 2.2.3 四相編碼信號29-30
- 2.2.4 線性調(diào)頻信號30
- 2.2.5 非線性調(diào)頻信號30
- 2.2.6 頻率編碼信號30-31
- 2.3 算例特征簡介31-33
- 2.3.1 小波脊頻級聯(lián)特征31-32
- 2.3.2 瞬頻派生特征32-33
- 2.3.3 相像系數(shù)特征33
- 2.4 小波灰度矩特征33-41
- 2.4.1 小波分析34-37
- 2.4.2 灰度矩特征提取37-41
- 2.5 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饽芰快靥卣?/span>41-52
- 2.5.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?/span>41-42
- 2.5.2 雷達(dá)輻射源信號的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?/span>42-46
- 2.5.3 雷達(dá)輻射源信號小波包降噪46-51
- 2.5.4 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饽芰快靥卣魈崛?/span>51-52
- 2.6 紋理特征52-55
- 2.6.1 紋理的含義52-53
- 2.6.2 紋理特征提取53-55
- 2.7 特征的空間分布分析55-57
- 2.7.1 一維特征空間分布分析55-56
- 2.7.2 多維特征空間分布分析56-57
- 2.8 實(shí)驗(yàn)與分析57-76
- 2.9 小結(jié)76-77
- 第3章 輻射源信號特征評價指標(biāo)體系77-94
- 3.1 引言77
- 3.2 特征可分選性測度77-79
- 3.3 特征復(fù)雜性測度79-80
- 3.4 特征穩(wěn)健性測度80-81
- 3.5 特征評價指標(biāo)體系81
- 3.6 實(shí)驗(yàn)與分析81-93
- 3.7 小結(jié)93-94
- 第4章 基于集對模糊層次分析的RES特征評價94-118
- 4.1 引言94
- 4.2 多指標(biāo)綜合評價94-96
- 4.2.1 指標(biāo)篩選95-96
- 4.2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化96
- 4.2.3 權(quán)重確定96
- 4.3 特征的層次分析綜合評價模型96-101
- 4.3.1 層次分析原理96-98
- 4.3.2 特征的層次分析評價模型98-101
- 4.4 特征的模糊層次分析評價模型101-104
- 4.4.1 三角模糊數(shù)101-102
- 4.4.2 模糊判斷矩陣與權(quán)重102-104
- 4.4.3 模糊層次分析評價模型算法104
- 4.5 特征的集對模糊層次分析評價模型104-108
- 4.5.1 集對分析105
- 4.5.2 集對決策105-106
- 4.5.3 集對模糊層次評價模型算法106-108
- 4.6 實(shí)驗(yàn)與分析108-116
- 4.7 小結(jié)116-118
- 第5章 基于群體智能的雷達(dá)輻射源信號特征評價118-138
- 5.1 引言118
- 5.2 智能綜合評價118-119
- 5.3 投影尋蹤算法119-121
- 5.4 差分進(jìn)化粒子群投影尋蹤評價模型121-130
- 5.4.1 問題建模122-124
- 5.4.2 粒子群算法124-126
- 5.4.3 差分進(jìn)化算法126
- 5.4.4 改進(jìn)的差分進(jìn)化粒子群算法126-128
- 5.4.5 評估模型算法128-130
- 5.5 實(shí)驗(yàn)與分析130-137
- 5.6 小結(jié)137-138
- 結(jié)論138-141
- 致謝141-142
- 參考文獻(xiàn)142-151
- 攻讀博士期間發(fā)表的論文151-153
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10 劉漢偉;雷達(dá)輻射源信息安全防護(hù)技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年
，本文編號：1040051
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