CN115144820A - 空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法，空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括：雷达信号处理分析模块、空间雷达波形技术性能分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块，可填补现有空间雷达载荷分析评估工作缺乏体系化、全要素、全流程综合评估手段、工具和系统的空白，进一步丰富空间雷达载荷评估分析的方法和工具，提高空间雷达载荷评估分析手段与功能的系统化和集成性，从而提升该领域分析评估的手段能力与工作效率。

Description

空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法

技术领域

本申请属于空间雷达技术领域，尤其涉及一种空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法。

背景技术

空间雷达具有全天时、全天候、全球观测能力，已成为一种不可或缺的对地观测手段。近年来，空间雷达技术发展取得了巨大进步，突破了亚米级分辨率和同时多模式技术。空间雷达技术和系统正朝着高分辨率宽测绘带、分布式多基成像、多星协同组网等技术方向飞速发展，已成为天基对地观测与信息搜集的重要手段。而空间雷达载荷模式识别与能力分析评估技术也应运而生逐渐发展成为空间雷达技术领域的重要研究方向之一。

目前，常见有针对雷达信号处理分析、雷达系统理论建模仿真的平台和系统工具，还可见一些针对空间雷达模式能力分析的技术研究与理论分析，更少见可用于当前现实空间雷达系统分析评估的实现工具和系统，且上述系统工具和技术研究存在碎片化，多聚焦于某一点，缺少系统化。此外，针对该领域的分析研究工作，也可使用国内外的一些针对SAR成像（例：SAR toolbox）、电磁散射仿真（例：HFSS、Candence、LSF platform等）的专业仿真软件，但由于这些软件和系统的专业性和针对性很强，因此在功能上无法覆盖开展空间雷达载荷信号分析评估的全域流程和功能需求。且各专业分析系统间无法进行交互，缺少体系化，无法直接满足空间雷达载荷信号分析评估分析人员的工作需求。

现有常见空间雷达分析技术和分析工具多集中在雷达信号处理和理论建模仿真上，体系化不足，没有建立完整的，从信号分析到现实时域、空域和信号域的模拟仿真分析评估流程，特别是在基于信号的空间雷达模式识别与工作波位分析等技术和方法上缺少有效的分析工具。目前尚未发现基于实际空间雷达信号特征的空间雷达载荷信号分析评估全流程应用系统或工具。

现有技术多聚焦于空间雷达载荷信号分析评估中的信号分析和仿真模拟等单项技术，缺乏分析评估工具的系统性，模式识别与工作波位分析等技术多停留于理论研究，少有可用于当前实际空间雷达载荷信号分析评在的应用分析系统。

发明内容

本申请意在提供一种空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法，以解决现有技术中存在的不足，本申请要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

本申请实施例第一方面提供一种空间雷达载荷信号分析评估系统，空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括：雷达信号处理分析模块、空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块，其中，所述雷达信号处理分析模块分别与所述空间雷达波形技术性能处理分析模块、所述雷达信号统计与聚类分析模块、所述空间雷达辐射源模式识别模块和所述空间雷达波位判定分析模块相连，其中，

所述雷达信号处理分析模块用于对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，所述电子辐射特性分析处理具体包括对所述空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

所述空间雷达波形技术性能处理分析模块用于对所述空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，所述时间分辨力和所述多普勒容忍度用于分析与所述空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；

所述雷达信号统计与聚类分析模块用于对所述空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对所述目标信号参数进行聚类分析，得到与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

所述空间雷达辐射源模式识别模块用于根据所述与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和所述空间雷达工作波形参数，对所述空间雷达工作模式进行识别；

所述空间雷达波位判定分析模块用于根据所述空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

可选地，所述系统还包括空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块，所述空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块用于根据所述空间雷达工作波形参数、所述空间雷达工作模式和所述空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对所述仿真模拟结果进行评估。

可选地，所述雷达信号处理分析模块具体用于：

对接收到的空间雷达信号进行低信噪比、信号参数特征提取，得到与所述空间雷达信号对应的时域参数和频域参数。

可选地，所述空间雷达波形技术性能处理分析模块具体用于：

对所述空间雷达工作波形参数采用如下处理方式中的一种或多种进行处理，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度；

所述处理方式至少包括时频分析及显示、模糊函数分析及显示、距离/速度分辨性能测算、供峰值旁瓣/积分旁瓣比测算、信号仿真生成与时频显示。

可选地，所述雷达信号统计与聚类分析模块具体用于：

采用统计与聚类分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行聚类。

可选地，所述空间雷达辐射源模式识别模块具体用于：

采用空间雷达工作模式识别分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行特征提取，并根据提取的特征进行工作模式识别。

可选地，所述空间雷达波位判定分析模块，具体用于：

根据所述空间雷达工作波位分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行工作波位判定，其中，所述空间雷达工作波位分析算法至少包括：工作波位表构建算法和基于空间雷达电子辐射特性的工作波位分析算法。

可选地，所述系统还包括正向设计模块，所述正向设计模块与所述雷达信号处理分析模块相连，所述正向设计模块至少包括时序约束/斑马图仿真单元、模糊约束仿真单元、最小天线面积仿真单元、幅宽约束仿真单元和约束边界计算与显示单元。

本申请实施例第二方面提供一种空间雷达载荷信号分析评估方法，应用于第一方面所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，所述评估方法包括：

对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，所述电子辐射特性分析处理具体包括对所述空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

对所述空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，所述时间分辨力和所述多普勒容忍度用于分析与所述空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；

对所述空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对所述目标信号参数进行聚类分析，得到与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

根据所述与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和所述空间雷达工作波形参数，对所述空间雷达工作模式进行识别；

根据所述空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

可选地，所述方法还包括：

根据所述空间雷达工作波形参数、所述空间雷达工作模式和所述空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对所述仿真模拟结果进行评估。

本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例提供的空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法，空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括：雷达信号处理分析模块、空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块，其中，雷达信号处理分析模块分别与空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块相连，其中，雷达信号处理分析模块用于对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，电子辐射特性分析处理具体包括对空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；空间雷达波形技术性能处理分析模块用于对空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，时间分辨力和多普勒容忍度用于分析与空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；雷达信号统计与聚类分析模块用于对空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对目标信号参数进行聚类分析，得到与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；空间雷达辐射源模式识别模块用于根据与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和空间雷达工作波形参数，对空间雷达工作模式进行识别；空间雷达波位判定分析模块用于根据空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。通过本发明实施例，可填补现有空间雷达载荷分析评估工作缺乏体系化、全要素、全流程的综合评估手段与评估工具和系统的空白，进一步丰富空间雷达载荷评估分析的方法和工具，提高空间雷达载荷评估分析手段与功能的系统化和集成性，从而提升该领域分析评估的手段能力与工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一实施例中一种空间雷达载荷信号分析评估系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例中又一种空间雷达载荷分析评估装置组成的结构示意图；

图3为本申请一实施例中又一种空间雷达载荷分析评估装置组成的结构示意图；

图4为本申请一实施例中又一种空间雷达载荷分析评估装置组成的结构示意图；

图5为本申请一实施例中空间雷达载荷分析评估体系架构示意图；

图6为本申请一实施例中空间雷达信号直达波仿真流程图；

图7是本申请一实施例中空间雷达载荷分析评估应用流程图；

图8是本申请一实施例中雷达三维天线方向图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参照图1，示出了本申请的一种空间雷达载荷信号分析评估系统的结构示意图，该空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括雷达信号处理分析模块101、空间雷达波形技术性能处理分析模块102、雷达信号统计与聚类分析模块103、空间雷达辐射源模式识别模块104和空间雷达波位判定分析模块105，其中，雷达信号处理分析模块分别与空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块相连，其中，

雷达信号处理分析模块101用于对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，电子辐射特性分析处理具体包括对空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

空间雷达波形技术性能处理分析模块102用于对空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，时间分辨力和多普勒容忍度用于分析与空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；

雷达信号统计与聚类分析模块103用于对空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对目标信号参数进行聚类分析，得到与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

空间雷达辐射源模式识别模块104用于根据与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和空间雷达工作波形参数，对空间雷达工作模式进行识别；

空间雷达波位判定分析模块105用于根据空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

本申请实施例提供了一种空间雷达载荷分析评估系统，该系统基于一套实用的空间雷达载荷分析评估技术体系，提供了集空间雷达信号处理、工作波形分析、参数聚类、模式识别、工作波位判定，主要能力测算和时域、空域、信号域等多域仿真模拟的空间雷达载荷综合分析与评估系统装置，该装置已投入现有实际空间雷达载荷的分析与评估工作中，取得了良好的技术效益。可为空间雷达相关技术领域提供可靠有效的方法手段和技术效益。

可选地，该系统还包括空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块，空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块用于根据空间雷达工作波形参数、空间雷达工作模式和空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对仿真模拟结果进行评估。

可选地，雷达信号处理分析模块具体用于：

对接收到的空间雷达信号进行低信噪比、信号参数特征提取，得到与空间雷达信号对应的时域参数和频域参数。

可选地，空间雷达波形技术性能处理分析模块具体用于：

对空间雷达工作波形参数采用如下处理方式中的一种或多种进行处理，得到与空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度；

处理方式至少包括时频分析及显示、模糊函数分析及显示、距离/速度分辨性能测算、供峰值旁瓣/积分旁瓣比测算、信号仿真生成与时频显示。

可选地，雷达信号统计与聚类分析模块具体用于：

采用统计与聚类分析算法，对空间雷达工作波形参数进行聚类。

可选地，空间雷达辐射源模式识别模块具体用于：

采用空间雷达工作模式识别分析算法，对空间雷达工作波形参数进行特征提取，并根据提取的特征进行工作模式识别。

可选地，空间雷达波位判定分析模块，具体用于：

根据空间雷达工作波位分析算法，对空间雷达工作波形参数进行工作波位判定，其中，空间雷达工作波位分析算法至少包括：工作波位表构建算法和基于空间雷达电子辐射特性的工作波位分析算法。

可选地，该系统还包括正向设计模块，正向设计模块与雷达信号处理分析模块相连，正向设计模块至少包括时序约束/斑马图仿真单元、模糊约束仿真单元、最小天线面积仿真单元、幅宽约束仿真单元和约束边界计算与显示单元。

本申请实施例提供了一种基于信号特征的空间雷达载荷分析评估装置（系统），使得分析人员能够利用该装置灵活地执行空间雷达载荷分析评估流程中涉及的每一项关键处理分析工作，系统高效地开展空间雷达载荷分析评估工作。本装置主要针对空间雷达载荷分析研究需求，设计集成了空间雷达信号参数提取、工作波形技术性能分析、空间雷达系统正向设计、空间雷达模式能力分析、空间雷达信号直达波仿真、场景回波仿真、目标电磁散射仿真、对抗仿真等分析算法仿真工具模块，且各算法模块间可根据需要交互组合，以满足从空间雷达信号分析到应用场景仿真的整个分析研究流程，满足空间雷达载荷分析评估的应用需求。

图2-图4为本申请一实施例中又一种空间雷达载荷分析评估装置组成的结构示意图；空间雷达载荷分析评估系统总体上划分为三个工具模块，模块间功能相互独立，但是可以进行内部数据交互，以实现空间雷达载荷分析评估系统应用的系统化。

空间雷达载荷分析评估装置主要提供对信号地球站截收的低信噪比、大动态范围信号参数提取分析功能，可提取空间雷达信号的时域、频域参数，具体包括LFM信号参数估计、SFC信号参数估计、DFC信号参数估计和典型雷达信号参数估计；提供基于实际信号开展雷达波形技术体制和技术性能分析，包括模糊函数分析、积分辨瓣比分析工具和峰值旁瓣比等分析工具等；至少包括时频分析及显示、模糊函数分析及显示、距离/速度分辨性能测算、供峰值旁瓣/积分旁瓣比测算、信号仿真生成与时频显示；

本申请实施例提供空间雷达信号参数分析功能，包括统计与聚类分析工具；

提供空间雷达工作模式识别分析功能，可基于空间雷达信号参数及其变化特征开展工作模式识别；包括工作模式分析识别、主要战绩性能测算和波束指向辅助分析；

提供空间雷达工作波位分析功能，包括工作波位表构建工具和基于空间雷达电子辐射特性的工作波位分析工具；

提供空间雷达主要技术性能测算功能，包括照射分辨力、工作模式、照射宽度、照射角度和最小检测速度等空间雷达主要技术性能测算工具；

提供空间雷达仿真分析功能，包括空间雷达直达波仿真、场景仿真与目标电磁散射特性仿真和干扰效果仿真分析工具。具体为照射波辐射远场仿真、场景回波成像仿真、目标电磁特性成像仿真和信号级干扰对抗仿真。

提供空间雷达系统正向设计工具，包括斑图设计、空间雷达系统约束设计等分析工具，时序约束/斑马图仿真、模糊约束仿真、最小天线面积仿真、幅宽约束仿真和约束边界计算与显示。

图5为本申请一实施例中又一种空间雷达载荷分析评估装置组成的结构示意图；空间雷达载荷分析评估装置主要基于高性能计算机，以及高性能图性加速硬件。空间雷达载荷分析评估装置系统组成结构框。自上而下依次为应用层、功能层、数据层和支撑层。

应用层：主要为空间雷达载荷主要应用需求，包括空间雷达信号参数估计与技术体制性能分析、空间雷达辐射源模式能力反演研究和典型应用场景分析研究以及系统自身根据需要进一步完善、扩充和二次开发而提供的接口等。

功能层：主要是为实现空间雷达载荷分析评估主要应用需求而提供的相应分析评估工具包等，包括：空间雷达电子辐射特性处理分析、空间雷达电子辐射信号技术体制与技术性能分析、空间雷达系统正向设计、空间雷达辐射源模式能力识别测算评估、应用场景分析仿真和应用开发化接口。

数据层：主要为整装置提供所需要的信号时、频域数据、信号参数数据、仿真数据、以及典型信号模型、目标运动模型、辐射源模型、辐射源设计约束模型等，并可完成处理分析结果数据的输入和输出操作。同时，提供了目标模型库接口、场景模型接口、数字高程模型等外部数据交互接口。

支撑层：主要为该软件所需的各类支撑系统/软件，包括QT（5.0以上）和用于开展并行计算的CUDA计算库等。

采用本申请实施例提供的雷达信号处理分析功能可对地球站接收采集的空间雷达信号进行处理分析，提取空间雷达信号的时、频、调制域特征。本装置采用基于雷达回波处理的关键分析技术，有效提升了微弱空间雷达信号的快速检测与参数准确估计能力，从而获取了开展空间雷达工作波形设计和性能分析的基础。本装置可适用于当前最先进的步进线性调频和脉内频率编码等空间雷达工作波形的处理分析。

采用本技术发明装置提供的空间雷达波形技术性能处理分析功能可在提取空间雷达信号参数的基础上快速完成该工作波形的模糊函数、积分辨瓣比和峰值旁瓣比分析，提供分析波形与常规线性调频雷达信号的脉压等性能对比分析。

采用本技术发明装置的雷达信号统计与聚类分析功能可对空间雷达一次照射事件使用的工作波形或积累的目标所有工作波形参数进行统计与聚类分析。

在对空间雷达波形参数进行统计与聚类分析的基础上，可基于提取的空间雷达波形参数与变化趋势特征，利用本技术发明装置的空间雷达辐射源模式识别功能，进一步对空间雷达采用的工作模式进行识别处理。

在对空间雷达工作模式识别的基础，可基于提取的空间雷达波形参数与轨道特征，利用本技术发明装置的空间雷达波位判定分析功能，对空间雷达的照射波位进行分析判别。

在完成空间雷达工作波形参数及变化特征提取、工作模式识别、工作波位分析判定的基础上，可开展基于时空域和信号域等多域特征和空间雷达应用场景仿真分析功能，包括空间雷达信号直达波仿真、场景成像仿真、目标电磁辐射特性仿真、和干扰效果仿真等。

其中直达波信号是指地面基站接收到的空间雷达发射信号辐射特征仿真分析。已知雷达发射信号波形，可根据相关参数对地面站点接收到的雷达发射信号进行仿真，即为直达波信号仿真，根据仿真结果结合实际数据可以仿真推算实际接收雷达信号起止时间内目标雷达的工作模式及特性。空间雷达信号直达波仿真，主要用于开展空间雷达工作模式识别和工作波位判定分析，其主要设计原理如下：

由于雷达发射信号的增益受限于雷达波束的形状，雷达信号从主瓣波束获得的增益效果要远远大于副瓣所获得的增益效果，故在进行雷达直达波仿真时务必要考虑雷达波束指向带来的增益影响。在这里，选择卫星雷达波束指向的二维天线方向图为sinc函数模型，将雷达方位向和俯仰向的二维天线方向图进行耦合得到卫星雷达的三维天线方向图为二维sinc函数的模型。在该模型下，雷达发射信号主瓣增益远大于副瓣增益。假设sinc函数模型满足：

其中，是雷达俯仰向（方位向）天线尺寸，为俯仰向（方位向）角度，为波长。则对雷达方位向和俯仰向的天线方向图进行耦合以后得到的雷达三维天线方向图仿真示意图如附图8所示：

图中，z轴幅度代表当地面站点位置相对于雷达的俯仰角为x，方位角为y时，该地面站点接收雷达信号时所获得的雷达波束增益。例如，当地面站点相对于雷达的方位角、俯仰角均为0°时，说明地面站点恰好位于雷达波束指向的主瓣位置，此时地面站点位置能够获得雷达波束增益的峰值

在得到雷达三维天线方向图后，计算雷达信号增益只需要知道雷达天线波束指向与雷达和观测站点间的相对位置关系即可。在进行直达波仿真前，需要先确定目标雷达轨道位置，在目标雷达沿轨道运行过程中，地面站点会在某一时刻可以接收到目标雷达信号，这个时刻称为站点的观测起始时间，而在另一个时刻以后地面站点不再能接收到目标雷达信号，这个时刻就是站点的观测截止时间。由于在实际情况下，目标雷达并不一定是从观测起始时间一直工作到观测截止时间的，而地面基站接收到目标雷达信号的时段既是站点的可观测时间段，根据目标卫星的两行星历以及地面站点的位置，可以计算出目标雷达在地面基站可观测时间段内的工作轨道弧段。当雷达工作时间为某年某月某日某天某时某分某秒某毫秒时，可以准确的确定出此时的目标卫星轨道位置，以及根据信号的脉冲重复时间、产生波形数量等参数可设置雷达的工作时间长度，即可对站点接收到的目标雷达直达波信号进行仿真。

图6为本申请一实施例中空间雷达信号直达波仿真流程图；该空间雷达信号直达波仿真流程至少包括：

1、选择发射信号类型、确定信号波形参数；

2、计算雷达发射脉冲时刻及位置信息；

3、根据雷达工作模式与观测目测点位置确定雷达波束指向；

4、计算雷达与观测站点的波束指向关系；

5、计算波束指向角度差，代入雷达天线方向图，计算此刻 站点接收脉冲信号增益E;

6、将增益E调制到仿真发射脉冲信号上；其中，脉冲信号为对雷达信号进行时域波形仿真得到的；

7、判断是否为全部时刻

8、若是，则完成直达波仿真；若否，重新执行第2步；

图7是本申请一实施例中空间雷达载荷分析评估应用流程图；具体的，本申请实施例提供的评估方法的应用流程是：

第一步，利用雷达信号处理分析模块对地球信号接收站接收的空间雷达信号进行电子辐射特性分析，主要开展空间雷达信号的时、频、调制域分析，以获得空间雷达工作波形参数

第二步，利用空间雷达波形技术性能处理分析模块对分析提取的空间雷达工作波形参数进行技性分析，可评估测算该工作波形的时间分辨力和多普勒容忍度等技术性能，从而分析该工作波形的场景成像和目标跟踪能力。

第三步，利用雷达信号统计与聚类分析模块，对提取的目标信号参数及其变化特征，开展统计与聚类分析，从而得到其工作模式与工作波形参数间的对应匹配关系，为空间雷达工作模式识别提供分析依据。

第四步，利用空间雷达辐射源模式识别模块，在前期统计聚类的基础上，根据空间雷达工作波形参数作出空间雷达工作模式的自动识别。

第五步，利用空间雷达波位判定分析功能，依据空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数对其工作波位做出分析判定。

第六步，利用空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块，依据第一步分析得到的工作波形、第四步分析得到工作模式识别结果和第五步分析得出的工作波位，开展基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景仿真模拟分析，和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，验证上述分析评估结果的合理效，实现基于信号特征的空间雷达载荷分析评估流程闭环。

本发明实施例的评估系统有别于现有同型技术和装置的不同之处主要在于

一是，系统集成了完整的正、逆向分析评估工具，贯穿空间目标雷达分析评估业务全流程，分析评估功能体系化更强，应用功能更全，应用效率更高。

二是，系统集成了独有的微弱空间雷达信号处理分析算法，和基于信号参数空间雷达工作模式与工作波位识别分析方法，相对于现有其他系统和算法而言提高了现实空间雷达信号的处理成功率，填补了当前空间雷达模式识别与工作波位分析评估的技术和产品空白。

三是，采用CPU+GPU架构，满足复杂场景的高速仿真运算和超宽带信号高速率采样数据的快速处理需求。

四是，系统具备可扩展、可重构性。同时，开放关键处理算法调用接口，便于用户二次开发。

本技术发明的空间雷达载荷分析评估装置，体系化集成了空间雷达载荷分析评估的主要功能，可满足各类空间雷达载荷分析评估的应用需求，具有较为广泛的适用性和灵活性，各功能模块可相对独立完成各自的分析评估，也可有机协调执行完整的空间雷达分析评估应用流程。

本发明提出了一种开展空间雷达辐射源分析评估思路，即，首先对信号地球站接收的空间雷达信号，开展信号特征提取，然后针对信号特征，开展空间雷达工作波形技术体制分析识别，同时对信号参数进行统计聚类处理，并在统计分析的基础上依次递进开展空间雷达辐射源模式识别、照射区域分析和主要功能性能分析测算，最终基于识别测算结果，开展基于时域、空域和信号域等多域特征空间雷达载荷仿真分析，验证前期分析评估效果，本发明围绕上述分析思路，设计了每一分析流程和关键环节的核心处理技术，并加以工程化实现，并设计研制了基于软、硬件的空间雷达载荷分析评估系统，从而构建了集信号处理、波形分析、参数聚类、模式识别、波位判定、性能测算和场景仿真的全要素、全流程空间雷达载荷分析评估技术体系与分析系统。

具体地，本申请实施例提供一种空间雷达载荷信号分析评估方法，应用于上述的空间雷达载荷信号分析评估系统，评估方法包括：

对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，电子辐射特性分析处理具体包括对空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

对空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，时间分辨力和多普勒容忍度用于分析与空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；

对空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对目标信号参数进行聚类分析，得到与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

根据与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和空间雷达工作波形参数，对空间雷达工作模式进行识别；

根据空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

可选地，该方法还包括：

根据空间雷达工作波形参数、空间雷达工作模式和空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对仿真模拟结果进行评估。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。

本申请实施例提供的空间雷达载荷信号分析评估系统及评估方法，空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括：雷达信号处理分析模块、空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块，其中，雷达信号处理分析模块分别与空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块相连，其中，雷达信号处理分析模块用于对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，电子辐射特性分析处理具体包括对空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；空间雷达波形技术性能处理分析模块用于对空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，时间分辨力和多普勒容忍度用于分析与空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；雷达信号统计与聚类分析模块用于对空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对目标信号参数进行聚类分析，得到与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；空间雷达辐射源模式识别模块用于根据与空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和空间雷达工作波形参数，对空间雷达工作模式进行识别；空间雷达波位判定分析模块用于根据空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。通过本发明实施例，可填补现有空间雷达载荷分析评估工作缺乏体系化、全要素、全流程的综合评估手段与评估工具和系统的空白，进一步丰富空间雷达载荷评估分析的方法和工具，提高空间雷达载荷评估分析手段与功能的系统化和集成性，从而提升该领域分析评估的手段能力与工作效率。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述空间雷达载荷信号分析评估系统至少包括：雷达信号处理分析模块、空间雷达波形技术性能处理分析模块、雷达信号统计与聚类分析模块、空间雷达辐射源模式识别模块和空间雷达波位判定分析模块，其中，所述雷达信号处理分析模块分别与所述空间雷达波形技术性能处理分析模块、所述雷达信号统计与聚类分析模块、所述空间雷达辐射源模式识别模块和所述空间雷达波位判定分析模块相连，其中，

所述雷达信号处理分析模块用于对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，所述电子辐射特性分析处理具体包括对所述空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

所述空间雷达波形技术性能处理分析模块用于对所述空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，所述时间分辨力和所述多普勒容忍度用于分析评估与所述空间雷达工作波形参数对应的场景成像能力和目标跟踪能力；

所述雷达信号统计与聚类分析模块用于对所述空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对所述目标信号参数进行聚类分析，得到与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

所述空间雷达辐射源模式识别模块用于根据所述与所述空间雷达工作模式对应的所述空间雷达工作波形参数，对所述空间雷达工作模式进行识别；

所述空间雷达波位判定分析模块用于根据所述空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

2.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述系统还包括空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块，所述空间雷达应用场景多域特征仿真分析模块用于根据所述空间雷达工作波形参数、所述空间雷达工作模式和所述空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对所述仿真模拟结果进行评估。

3.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于,所述雷达信号处理分析模块具体用于：

对接收到的空间雷达信号进行低信噪比、信号参数特征提取，得到与所述空间雷达信号对应的时域参数和频域参数。

4.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于,所述空间雷达波形技术性能处理分析模块具体用于：

对所述空间雷达工作波形参数采用如下处理方式中的一种或多种进行处理，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度；

所述处理方式至少包括时频分析及显示、模糊函数分析及显示、距离/速度分辨性能测算、供峰值旁瓣/积分旁瓣比测算、信号仿真生成与时频显示。

5.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述雷达信号统计与聚类分析模块具体用于：

采用统计与聚类分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行聚类。

6.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述空间雷达辐射源模式识别模块具体用于：

采用空间雷达工作模式识别分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行特征提取，并根据提取的特征进行工作模式识别。

7.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述空间雷达波位判定分析模块，具体用于：

根据所述空间雷达工作波位分析算法，对所述空间雷达工作波形参数进行工作波位判定，其中，所述空间雷达工作波位分析算法至少包括：工作波位表构建算法和基于空间雷达电子辐射特性的工作波位分析算法。

8.根据权利要求1所述的空间雷达载荷信号分析评估系统，其特征在于，所述系统还包括正向设计模块，所述正向设计模块与所述雷达信号处理分析模块相连，所述正向设计模块至少包括时序约束/斑马图仿真单元、模糊约束仿真单元、最小天线面积仿真单元、幅宽约束仿真单元和约束边界计算与显示单元。

9.一种应用于如权利要求1-8的任一所述的空间雷达载荷信号分析评估系统的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：

对接收到的空间雷达信号进行电子辐射特性分析处理，得到空间雷达工作波形参数，其中，所述电子辐射特性分析处理具体包括对所述空间雷达信号进行时域、频域和调制域的分析处理；

对所述空间雷达工作波形参数进行技术体制与技术性能分析，得到与所述空间类型工作波形参数对应的时间分辨力和多普勒容忍度，所述时间分辨力和所述多普勒容忍度用于分析与所述空间雷达工作波形参数对应的工作波形的场景成像能力和目标跟踪能力；

对所述空间雷达工作波形参数进行参数提取，得到目标信号参数，并对所述目标信号参数进行聚类分析，得到与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式；

根据所述与所述空间雷达工作波形参数对应的空间雷达工作模式和所述空间雷达工作波形参数，对所述空间雷达工作模式进行识别；

根据所述空间雷达工作波形参数和空间雷达平台轨道参数，对空间雷达的工作波位进行分析判断。

10.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述空间雷达工作波形参数、所述空间雷达工作模式和所述空间雷达的工作波位，进行基于目标时空域和信号域的空间雷达典型应用场景的仿真模拟分析，并将仿真模拟结果和实际接收信号的辐射强度变化特征进行对比，对所述仿真模拟结果进行评估。

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