CN113238200A - 一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，包括如下步骤：输入采样率fs，以及频率采样序列f(n)，n＝1,…,N,其中，N为采样数；预定义降采样率M，使K＝[N/M]；对频率采样序列按降采样率M进行分组，估计组内的各频率采样点，获取组内频率估计值f(k)；对降采样序列f(k)进行线性估计，得到a和b的估计值，获取调频信号采样点频率估计值序列ff(k)与采样时间k的线性表达式ff(k)＝a+b*k/fs；定义线性调频信号有效性量度为序列的均方根误差，分别计算输入的频率降采样f(k)序列和估计的频率序列ff(k)的均方根误差f_RMS和ff_RMS；计算估计的线性调频信号的调频带宽BW＝b*N/fs；预定义最小带宽阈值BW_Th；根据相应条件判定为线性或者非线性调频信号。本发明，提高了线性调频信号分类可靠性。

Description

一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法
技术领域
本发明涉及雷达辐射源信号识别技术领域，具体为一种基于有效性验证 的雷达线性调频信号的分类方法。
背景技术
雷达信号的脉宽决定了信号功率。脉宽越大，信号功率越大，因此雷达 探测的距离越远。雷达信号的带宽决定了雷达的距离分辨率。带宽越大，距 离分辨率越好。雷达信号脉冲的宽度与带宽成反比。脉宽越大，带宽越小。 因此，常规雷达难以获得较大脉宽的同时，获取较大带宽。因此，存在探测 距离和距离分辨率不能同时优化的困难。
新体制雷达常采用脉冲内线性调频，即线性调频的雷达体制，来扩展雷 达信号的频谱，保证雷达能够采用大脉冲宽度获取较远的雷达探测范围的同 时，获取更好的测距分辨率。
对新体制的线性调频信号的接收和识别对于雷达对抗、雷达抗干扰具有 重要意义。【专利号CN202011262631.2，通过时频域变换处理提取雷达信号 脉内特征参数的方法】对接收到的雷达信号进行模糊函数变换处理，并根据 线性调频信号的特征进行分类。该方法受噪声的影响较小，具有较好的稳定 性。【专利号：CN201911095045.0，一种基于信号尺度分解的雷达辐射源 识别系统】通过多尺度分解和轻量梯度提升树提取雷达辐射源的脉内特征， 实现了更好的分类性能。还有大量公开文献报道线性调频信号的识别方法， 包括对线性调频的参数估计以及线性调频信号的识别。但尚未见利用有效性 验证进行线性调频信号分类的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类 方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于有效性验证的雷 达线性调频信号的分类方法，包括如下步骤：
S1,输入采样率fs，以及频率采样序列f(n)，n＝1,…,N,其中，N为采样 数；
S2,预定义降采样率M，使K＝[N/M],其中，[]表示取整；
S3,对频率采样序列按降采样率M进行分组，估计组内的各频率采样点， 获取组内频率估计值f(k)；
S4,对降采样序列f(k)进行线性估计，得到a和b的估计值，获取调频信 号采样点频率估计值序列ff(k)与采样时间k的线性表达式ff(k)＝a+b*k/fs；
S5,定义线性调频信号有效性量度，分别计算输入的频率降采样f(k)序列 和估计的频率序列ff(k)的均方根误差f_RMS和ff_RMS；
S6,计算估计的线性调频信号的调频带宽BW＝b*N/fs；
S7,预定义最小带宽阈值BW_Th；
S8,根据相应条件判定为线性调频信号或者为非线性调频信号。
优选的，所述步骤S3中估计组内的各频率采样点的方法为采用抽样或者 平均的方法。
优选的，所述步骤S5中定义的线性调频信号有效性的量度为频率序列的 均方根误差。
优选的，所述步骤S8中的相应条件为ff_RMS小于f_RMS和BW大于BW_Th， 同时满足相应条件时，则为线性调频信号，否则为非线性调频信号。
优选的，所述步骤S4中对降采样序列f(k)进行线性估计的方法为采用最 小均方误差估计方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，能够有效提高线性调频信号的分类可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的雷达信号处理系统图；
图3为本发明的信号处理模块的处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于有效性验证的雷达线性 调频信号的分类方法，包括如下步骤：
1)输入采样率fs，以及频率采样序列f(n)，n＝1,…,N。其中，N为采样 数；
2)预定义降采样率M，使K＝[N/M]。其中，[]表示取整；
3)对频率采样序列按降采样率M进行分组，采用抽样、平均或其他方法 估计组内的各频率采样点，获取组内频率估计值f(k)；
4)采用最小均方误差等估计方法对降采样序列f(k)进行线性估计，得到 a和b的估计值，获取调频信号采样点频率估计值序列ff(k)与采样时间k的 线性表达式ff(k)＝a+b*k/fs；
5)定义线性调频信号有效性量度为序列的均方根误差(RMS)。分别计 算输入的频率降采样f(k)序列和估计的频率序列ff(k)的均方根误差f_RMS 和ff_RMS；
6)计算估计的线性调频信号的调频带宽BW＝b*N/fs；
7)预定义最小带宽阈值BW_Th；
8)如果下述条件同时满足，则判决为线性调频信号；否则，判决为非线 性调频信号。
ff_RMS小于f_RMS；
BW大于BW_Th。
图2给出了本发明在雷达信号处理系统中的一个实施例。该雷达信号处 理系统通过天线接收雷达无线信号，经过现有的微波模块，将射频信号转换 为中频信号，再通过数据采集模块完成模拟信号到数字信号的变换以及采样。 采样的中频信号输入信号处理模块，进行图3所示的处理流程，完成雷达线 性调频信号的识别和分类；
请参阅图4，通过仿真验证上述方法的可行性。仿真流程如下：
算法参数配置
根据系统需求，预先配置的算法相关的参数。在仿真中保持不变。
线性调频最小带宽BW_Th＝3/2MHz。
频率编码信号最小频率间隔Freq_Encoding_Space_Th＝4。
相位编码最小码片长度Codechip_Sample_Th＝15。
相位编码最小码字长度PhaseCodingMinCodeLenth＝3。
fs＝150MHz。
仿真参数配置
根据仿真需求配置。包括调制类型配置：
ModTp：调制类型，1-常规脉冲；2-线性调频；3-相位编码；4-频率编码。
频率配置：根据中频滤波器带宽，配置需要仿真的频点，如(4：4：56) MHz。
脉宽配置：配置需要仿真的脉宽，如(0.1，0.2，10，500)us。
最小脉宽配置：只用于相位编码。根据码长和最小脉宽，决定产生的相 位编码码字。如0.1us。
调频带宽配置：只用于线性调频信号。如(3，10，20)MHz。
蒙特卡洛仿真次数：主要用于遍历噪声的影响。如100次。
按照上述配置，仿真链路产生中频信号，叠加加性复噪声以及AD相位噪 声外后，通过IntroPulseAnalyze()模块自动进行类型判断和输出结果，最终 进行性能统计。线性调频信号的性能如下表所示：
Figure BDA0003029529100000041
从表中可见，本发明在信号功率低至-66dBm时，仍然获得很好的识别准 确率，验证了本发明是可行的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (5)

1.一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，其特征在于包括如下步骤：
S1,输入采样率fs，以及频率采样序列f(n)，n＝1,…,N,其中，N为采样数；
S2,预定义降采样率M，使K＝[N/M],其中，[]表示取整；
S3,对频率采样序列按降采样率M进行分组，估计组内的各频率采样点，获取组内频率估计值f(k)；
S4,对降采样序列f(k)进行线性估计，得到a和b的估计值，获取调频信号采样点频率估计值序列ff(k)与采样时间k的线性表达式ff(k)＝a+b*k/fs；
S5,定义线性调频信号有效性量度，分别计算输入的频率降采样f(k)序列和估计的频率序列ff(k)的均方根误差f_RMS和ff_RMS；
S6,计算估计的线性调频信号的调频带宽BW＝b*N/fs；
S7,预定义最小带宽阈值BW_Th；
S8,根据相应条件判定为线性调频信号或者为非线性调频信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，其特征在于：所述步骤S3中估计组内的各频率采样点的方法为采用抽样或者平均的方法。
3.根据权利要求1所述的一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，其特征在于：所述步骤S5中定义的线性调频信号有效性的量度为频率序列的均方根误差。
4.根据权利要求1所述的一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，其特征在于：所述步骤S8中的相应条件为ff_RMS小于f_RMS和BW大于BW_Th，同时满足相应条件时，则为线性调频信号，否则为非线性调频信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于有效性验证的雷达线性调频信号的分类方法，其特征在于：所述步骤S4中对降采样序列f(k)进行线性估计的方法为采用最小均方误差估计方法。
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