基于脉冲间隔分布矩阵的抗抖性改进算法.pdf
《基于脉冲间隔分布矩阵的抗抖性改进算法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于脉冲间隔分布矩阵的抗抖性改进算法.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、基于脉冲间隔分布矩阵的抗抖性改进算法刘国满1,王守国1,王俊岭1,孔令磊2,吕鹏3(1.北京理工大学信息与电子学院,北京100081;2.空军装备部驻北京地区第一军事代表室,北京100854;3.中国科学院空天信息创新研究院,北京100094)摘 要:为解决利用脉冲间隔分布矩阵(PIDM)进行分选无抗抖性的问题,提出了一种改进算法.借鉴改进 PRI 变换法交叠 PRI 箱的思想,以 PIDM 矩阵中 PRI 箱交叠范围内的幅度之和替代元素幅度,以此进行主周期行、子序列行和门限计算,并对门限的计算方式进行了改进,对过门限的值进行聚类分析,以簇中均值(子序列提取)或最小值(主周期提取)作为真实 P
2、RI 值.研究结果表明,改进算法在基本保持了原算法分选成功率的基础上,具有一定的抗抖性(5%10%),并也能适应于多部辐射源的复杂环境.关键词:信号分选;抗抖性;交叠窗长;脉冲间隔分布矩阵中图分类号:TN957.51 文献标志码:A 文章编号:1001-0645(2024)03-0321-06DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2023.085Improved Anti-Jitter Algorithm Based on PulseInterval Distribution MatrixLIU Guoman1,WANG Shouguo1,WANG Junling1,KON
3、G Linglei2,L Peng3(1.School of Information and Electronics,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;2.The First MilitaryRepresentative Office of the Air Force Armaments Department in Beijing,Beijing 100854,China;3.Aeprospace Information Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Beij
4、ing 100094,China)Abstract:To solve the jitter problem in separation with pulse interval distribution matrix(PIDM),an improvedalgorithm was proposed.Firstly,based on the idea of overlapping PRI boxes consulted from improving PRItransform,the sum of the amplitudes was used to substitute the main perio
5、d line in the overlapping range of PRIboxes in PIDM matrix to carry out main,subsequence line and threshold calculation.And then,the calculationmethod of threshold was improved.Finally,the values that pass the threshold were clustered and analyzed,andthe average value (subsequence extraction)or the
6、minimum value (main period extraction)in the clusterwas taken as the real PRI value.The research results show that the improved algorithm can provide a certain anti-jitter(5%10%)on the basis of basically maintaining the success rate of the original algorithm,and can also ad-apt to the complex enviro
7、nment of multiple radiation sources.Key words:signal sort;shaking resistance;overlapping window length;pulse interval distribution matrix 雷达信号分选是电子侦察中关键的一环,它的主要任务是将截获的脉冲密度流进行分类,使得属于同一部雷达的信号脉冲被分在同一类中1.传统雷达信号分选主要分为两个步骤:预分选和主分选.通常将利用脉冲重复间隔(PRI)的分选叫做主分选,而利用其他特征参数的分选叫做预分选2 4.主分选的目的是分选出信号的 PRI 值,得到辐射源的脉间调
8、制信息.直方图法是进行主分选最常用的方法,包括累积差值直方图法(CDIF)、序列差值直方图法(SDIF)和 PRI 变换法5 7.PRI 变换法的主要思想在于将 PRI 转换为相位信息,利用相位抵消来抑制谐波,保留真实的 PRI 值,该算法具有较好 收稿日期:2023 03 09基金项目:国家自然科学基金资助项目(62071041)作者简介:刘国满(1979),男,博士,高级工程师,E-mail:.第 44 卷第 3 期北 京 理 工 大 学 学 报Vol.44No.32024 年 3 月Transactions of Beijing Institute of TechnologyMar.20
9、24的谐波抑制效果,但对脉冲丢失和 PRI 抖动很敏感,且当脉冲数量增多时,计算量急剧增大8.2000 年,KENICHI 等9针对 PRI 变换法抗抖性差、相位误差累积的问题,提出了一种基于可变起始点和交叠PRI 箱的改进算法.然而,由于 PRI 变换法相位抵消,抑制了参差信号的帧周期,无法对参差信号进行测量10 12.2021 年,王俊岭等13基于脉冲间隔分布矩阵(PIDM)对 PRI 变换法进行了改进,避免了参差信号帧周期过度抑制的问题.但是该算法抗抖性差,无法对抖动信号进行测量.除此之外,利用深度学习的方式进行信号分选也成为了研究热点,然而其技术尚不成熟,难以用于工程实现14.PIDM
10、 算法抗抖性差,而改进 PRI 变换法具有良好的抗抖性.因此,本文借鉴改进 PRI 变换法交叠PRI 箱的思想对 PIDM 算法进行了改进,并对门限的计算方式做了修改,使其具有了一定的抗抖性(5%10%).最后,对交叠 PRI 箱所引起的过门限值增多的现象进行了聚类分析,以簇均值(子序列提取)或最小值(主周期提取)作为真实 PRI 值.1 改进 PRI 变换法及 PIDM 算法 1.1 改进 PRI 变换法原理和缺陷PRI 变换公式为D()=+wN1n=0(ttn)N1n=0(ttn+)exp(2it/)dt(1)其中,为时延,=tn-tm且 0.传统的 PRI 变换法存在抗抖动性差、相位误差
11、累积等问题,为此有交叠的 PRI 箱和可变时间起点两种常用改进方式.交叠 PRI 箱是指:假设 是 PRI 的抖动上限,bk和 k分别为第 k 个 PRI 箱的箱长和中心,b 为固定箱长,则bk=max2k,b(2)虽然改进 PRI 变换法相对于传统 PRI 变换法具有了一定的抗抖性,但两种方法都存在由于相位抵消而引起的帧周期过度抑制问题,无法对参差信号进行有效的分选.1.2 PIDM 算法的原理和缺陷PIDM 是一个 KN 的矩阵,其中第(k,n)个元素为PIDM(k,n)=Ni=1(k|titn|)(3)式中:N 为脉冲数;n 为脉冲号;k 为 PRI 箱号.则第(k,n)个元素所代表的意
12、义为与第 n 个脉冲的时间差的绝对值等于 k的脉冲的个数.如图 1(a)所示,对于重频固定信号,其 PRI 的箱号为 170,若忽略起始与终止的边界位置,其 PIDM矩阵会在重频固定周期值及其子谐波对应的行幅度值为 2(白线处),而在其他行幅度为 0(黑色区域).对谐波而言,其存在于高阶直方图中.理想情况下,在低阶直方图中,当元素(k,n)值为 2 时,通过对第 n 个脉冲添加抑制标记,使其不参与高阶直方图的运算,可以有效地抑制谐波.如图 1(b)即为抑制子谐波情况下的 PIDM 矩阵,只在主周期处幅度为 2,其余区域幅度为 0.1 5001 000500PRI箱号脉冲号0(a)不抑制子谐波幅
13、度幅度0200400600(b)抑制子谐波1 5001 000500PRI箱号脉冲号00200400600012012图 1 重频固定信号 PIDM 矩阵图Fig.1 Matrix diagram of repeated frequency fixed signal PIDM 非理想情况下,干扰信号会使脉冲在小于真实PRI 处幅度值达到 2(例如存在许多干扰脉冲与信号脉冲的时间差值为二分之一真实 PRI 时,二分之一真实 PRI 处幅度值将会达到 2),从而使得真实 PRI处被误判成了子谐波而被抑制.为此采用抑制子谐波的矩阵 M 和不抑制子谐波的矩阵 Mt同时计算.由322北 京 理 工 大
14、学 学 报第 44 卷于信号脉冲仅与前后两个脉冲时间差值为真实PRI 值,所以在低阶直方图中,Mt矩阵元素幅度最大为 2,若大于 2 则必然存在干扰脉冲(例如当干扰脉冲与信号脉冲时间差值小于箱长),此时取消该脉冲抑制标记,使其能参与高阶直方图的运算.计算 M 矩阵中每一行幅度值大于等于 2 的元素个数,进行过门限检测,过门限的行所对应的 PRI 值即为真实PRI 值.对于参差信号,按以上方式得到的为主周期,要提取子序列的 PRI 值需要进一步处理.将上述过门限的行称为主周期行,将 Mt矩阵中主周期行中幅度值大于等于 2 的元素提取出来重新生成 M 矩阵.最后,计算新的 M 矩阵每一行中幅度大于
15、等于 1 的元素的个数,进行过门限检测,将过门限的行称为子序列行,子序列行所对应的 PRI 值即为子序列的 PRI值.图 2 为参差信号的 PIDM 矩阵图,子序列箱号为200、250、300,其中幅度为 1 代表着子序列及子序列的谐波,幅度为 2 代表着主周期.15000121000500PRI箱号脉冲号00200100300400500幅度图 2 重频参差信号 PIDM 矩阵图Fig.2 Matrix diagram of repeated frequency uneven signal PIDM PIDM 算法克服了 PRI 变换法参差信号帧周期过度抑制的问题,但抗抖动性差.2 改进 P
16、IDM 算法 2.1 算法原理传统的 PIDM 算法解决了 PRI 变换法无法分选参差信号的问题,但抗抖性差,而改进 PRI 变换法具有良好的抗抖性.为此,本文借鉴 PRI 变换法交叠PRI 箱的思想对 PIDM 算法进行了改进.当图 1(a)信号存在抖动时(5%),PRI 值会偏移到附近的 PRI 箱中,导致 PIDM 矩阵中幅度为 2 的元素变成了两个幅度为 1 的元素,所以在对某个元素进行幅度判断时,应将该元素同脉冲下,相邻 PRI 箱的幅度之和作为幅度值.而对于求和的 PRI 箱的范围,可以以改进PRI 变换法交叠 PRI 箱的上下限为准.2.2 算法流程改进 PIDM 算法分为 3
17、步:生成 PIDM 矩阵、主周期行提取、子序列行提取.2.2.1 PIDM 矩阵生成此步骤最终得到两个矩阵 Mt(不进行子谐波抑制的 PIDM 矩阵)和 M(进行子谐波抑制的 PIDM 矩阵).具体流程如下:(1)初始化每个箱的中心和上下限;(2)计算 t=tntm;(3)若 t 小于最小 PRI 值或大于最大 PRI 值,则跳到(2);k=ceil(tPmin)/b)(4)计算 t 所处的 PRI 箱箱号;(5)计算 Mt;Mt(k,n)=Mt(k,n)+1,Mt(k,m)=Mt(k,m)+1(6)计算 PRI 箱交叠范围 kmin,kmax,若 kmin小于1 则等于 1,若 kmax大于
18、 PRI 箱数则等于 PRI 箱数;(7)分别计算 Mt矩阵脉冲 n 和 m 交叠范围内元素幅度和,若大于 2,抑制标记清 0;(8)若脉冲 m 和脉冲 n 抑制标记皆为 0,则M(k,n)=M(k,n)+1,M(k,m)=M(k,m)+1(9)分别计算 M 矩阵脉冲 n 和 m 交叠范围内元素的和,若和等于 2,抑制标记置 1;(10)跳到(2),直至直方图计算完成.2.2.2 主周期行提取主周期行为 M 矩阵中幅度为 2 的元素的数量超过门限的 PRI 箱,主周期行对应的 PRI 值为主周期值.具体流程如下:(1)初始 i=1,若 i 大于 PRI 箱数,则跳到(5);(2)计算第 i 个
19、 PRI 箱的交叠范围 kmin,kmax,若kmin小于 1 则等于 1,若 kmax大于 PRI 箱数则等于 PRI箱数;(3)初始 j=1,若 j 大于脉冲数,则 i 加 1,跳到(1);(4)计算 M 矩阵第 j 个脉冲在交叠范围内元素幅度之和 s,若和大于等于 2,则主周期行数组 main-Num 第 i 个元素加 s,j 加 1,跳到(3);(5)计算门限,并进行过门限检测;(6)将过门限的值进行排序、聚类,并选择每一类的最小值为该类 PRI 值,此步骤得到的结果为信号的主周期值.2.2.3 子序列行提取将 Mt矩阵主周期行中幅度值大于等于 2 的元素第 3 期刘国满等:基于脉冲间
20、隔分布矩阵的抗抖性改进算法323所对应的脉冲提取并重新生成 M 矩阵(每个主周期行分别提取),子序列行为中新的 M 矩阵幅度等于 1的元素数量超过门限的 PRI 箱,子序列行对应的PRI 值为参差信号的子序列值.具体流程如下:(1)将 Mt矩阵中主周期行交叠范围内幅度和大于等于 2 的元素所对应的脉冲提取;(2)利用(1)提取出的脉冲计算 M 矩阵;(3)计算新的 M 矩阵中每个 PRI 箱交叠范围内幅度和大于等于 1 的元素个数;(4)计算子序列门限,将(3)的结果进行过门限检测;(5)将(4)的结果进行聚类并计算每一类的平均值,将平均值作为该类 PRI 值;(6)将(5)得到的子序列值与主
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 脉冲 间隔 分布 矩阵 抗抖性 改进 算法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。