典型脉冲体制信号参数提取方法研究(2)
1.3 论文的章节安排 3
2 典型脉冲体制系统探测原理 4
2.1 脉冲多普勒引信原理 4
2.2 伪随机码调相引信原理 6
2.3 伪随机码调相与脉冲多普勒复合信号原理 8
2.4 伪码调相与脉位调制复合信号原理 10
3 伪码相关的参数提取 13
3.1 PN码的参数提取 13
3.2 PAM伪随机码的参数提取 15
3.3 PPM伪随机码的参数提取 16
4 典型脉冲信号的参数提取方法 18
4.1 ZAM分布简介 18
4.2 伪码调相信号的参数提取 18
4.3 脉冲多普勒信号的参数提取 22
4.4 伪码调相与脉冲多普勒复合信号的参数提取 24
4.5 伪码调相与脉位调制复合信号的特征参数提取 28
4.6 算法步骤 29
结论 31
致 谢 32
1 引言
1.1 研究背景与意义
无线电引信能够对目标进行探测，其原理是利用了不同的目标具有不同的电磁散射的特性，这是一种能够对弹药实施起爆控制的一种特殊装置[1]。当前，无线电引信技术已经渗透到航天、航空、兵器、防化等各军事领域，同时，引信探测技术在民用领域也有大量的应用场所，如高速公路汽车防撞、测速测距、机场安检等[1]。现代引信具有的三大特征分别为：引信纯粹用于军事目的;引信是一个信息与控制系统;引信必须要在预定条件下才能实现它的功能[2]。
20世纪40年代前后，美国开始尝试将雷达技术移植到近炸引信上，并于1943年成功研制出连续多普勒体制无线电引信。由于无线电引信相比与触发引信来说，能够造成成倍甚至是数十倍地杀伤效果，全世界各个国家纷纷受到启发，都对无线电引信的开发和研究投入了大量的财力与精力，将最先进的电子技术成就优先用于引信，使得无线电引信得以快速发展，在电子工业这以领域，每一次的技术革命都会在无线电引信技术发展上留下深刻的烙印[1]。
随着无线电引信的高速发展，现代的无线电引信技术已经发展到了很高的水平，信号参数提取技术无论在现代战场还是民用方面都变得越来越至关重要。信号参数提取的具体应用主要包括以下几个方面：
（l)可以为解调器选择正确的解调算法提供有效的参数依据,对电子战最佳干扰样式以及干扰算法的选择提供了可靠的依据,同时可以实现电子对抗的目的。
(2)可以为分类不同体制雷达服务。引信的大部分信号调制方式都是源于雷达系统的,因此脉内调制样式也是分类不同体制雷达的一个重要特征,我们可以利用调制识别技术来识别雷达的脉内调制样式,同时再结合上其它的测量参数,电子情报截获设备的识别性能就可以被有效的提高。
(3)可以对辐射源进行识别。当截获设备接收到了不同类型的辐射源信号后,再通过参数提取技术可以提取出辐射源信号的各项参数,从而区分出是何种类型的雷达,通过雷达的类型可以进行威胁等级分析,才能及时进行应对措施如机动躲避,施放干扰等,这样便可以提高在作战平台中我方的生存自保能力,更能有效的保障作战任务的完成。
1.2 无线电引信信号参数提取技术
对无线电引信而言,实时有效的侦察其发射信号并提取出引信信号的特征参数是至关重要的。无线电引信信号参数提取技术属于无线电引信信号电子侦察技术范畴,电子侦察的基本内容包括[3]:(1) 无线电信号的时频特性分析,(2)无线电信号的谱分析,(3)无线电信号调制识别以及分类,(4)无线电信号发射源身份的估计以及确认,(5)无线电信号原始信源的解调,(6)发射源方向估计,(7) 无线电信号发射源的距离估计等。因为现代战场随着因新技术的高速发展已经越来越发展为无线电的战场，而引信环境也日趋恶化,敌我双方为了获得更低的截获概率和更好的抗干扰能力,引信采用的调制信号已经越来越复杂,主要的表现有：信号的特征参数较之前变多,参数也更加隐蔽。这给信号侦察带来很大的难度。因此能够快速并准确地提取出信号的特征参数,已经成为了一个重要的研究方向。这也是目前引信对抗研究的一个热门问题。无线电引信信号识别主要包括信号特征参数的提取和信号调制类型的识别。无线电引信信号的调制类型的识别是属于无线电信号调制类型识别的范畴的,常见的调制类型识别方法基本可以分为两大类: 统计模式识别方法、决策论方法。虽然现在有很多研究无线电信号的特征参数提取的文献,但是却很少有专门针对无线电引信信号的特征参数提取方面的文献。这主要是因为早期时候的无线电引信信号比较简单、特征参数也很少,侦察设备通常只需简单地测出引信的工作频率,然后接着在引信工作频率上对其实施干扰即可。还有一个问题是很多学者研究引信信号的特征参数的提取并不是从干扰的角度来考虑的,所以通常只会针对如何得到信号的某个特定参数来进行研究。文献[7]对伪码调相连续波引信、伪码调相与正弦调频复合引信和伪码调相与线性调频复合引信信号识别的谱相关法进行研究。通过对谱相关的计算以及特征的提取,能很好对载波调频参数、载频和各项伪码参数很好的进行提取。文献[4]在研究伪码体制引信信号的识别时,提出了基于ZAM分布的时频分析方法[5,6]。通过对伪码调相连续波信号、伪码调相与脉冲多普勒复合信号、伪码调相与脉位调制复合信号进行ZAM变换同时借助一些相关算法,就能够提取出这些信号的脉冲重复周期、码元宽度、伪码码长、伪码码型、载频等特征参数。文献[8]对线性滤波输出的离散调频信号处理方法和自适应窗长时频分析理论在伪码体制复合信号的特征参数提取中的应用进行研究。通过改进B分布的自适应窗长的时频分析方法和WD分布,以及采用经过线性滤波后输出的离散调频信号的处理方法能够较好的提取出伪码体制复合引信信号时频分布特征参数。虽然本文主要研究的不是连续波伪码调相引信信号的参数提取，但上述文献对于研究伪码调相与脉冲多普勒复合信号的参数提取有一定的帮助。文献[9]是针对脉冲多普勒引信的视频回波的特点提出了一种参数提取的方法，该文主要是通过均值—极小极大法从视频回波脉冲串中将多普勒信号提取出,然后获取多普勒信号的包络再对多普勒信号做时频分析从而得到随时间变化的估计频率。提出了将基于多重信号分类(MUSIC)的频率估计法和基于FFT的频率估计法相结合的新思路。文献[10]主要讲述了伪码调相信号脉冲多普勒复合体制信号的工作原理以及信号处理技术，使用simulink对信号进行仿真，并编写matlab代码对各个部分进行详细仿真，该文还对于信号的多普勒频率的参数提取仿真。