張 玥 陳惠娟 范勝召

（中國西南電子設(shè)備研究所，四川 成都 610036）

當(dāng)前雷達(dá)對抗的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，體現(xiàn)在雷達(dá)輻射源數(shù)量的日益增多與信號體制的日益復(fù)雜上，這導(dǎo)致電磁信號環(huán)境高度密集并且不同型號目標(biāo)的參數(shù)分布存在混疊。并且，由于軍事上的保密特性和測量誤差的存在，已知的雷達(dá)特征參數(shù)（建立雷達(dá)輻射源識別庫時使用）和偵察時測量得到待識別雷達(dá)信號的特征參數(shù)都具有一定的模糊性，很多專家選擇利用基于模糊理論的識別方法來進(jìn)行雷達(dá)輻射源的識別處理，通過對兩個模糊集的貼近度進(jìn)行加權(quán)計算、綜合判斷出待識別雷達(dá)信號的歸屬于識別置信度[1-4]。這種方法聚焦在每個特征值維度的每個參數(shù)取值的匹配度上，對于混疊分布的雷達(dá)輻射源信號環(huán)境區(qū)分能力較弱。并且，兩個模糊集的貼近度計算量較大。有專家摒棄傳統(tǒng)的雷達(dá)輻射源特征參數(shù)，采用雷達(dá)脈沖序列中每個脈沖的信號特征結(jié)合模糊隸屬度區(qū)間來進(jìn)行識別決策[5]，能處理一定程度的參數(shù)混疊場景，但是需要對脈沖數(shù)據(jù)建立識別庫，且計算量比較大。

本文考慮科學(xué)合理與工程應(yīng)用相結(jié)合，針對雷達(dá)對抗中的常規(guī)特征參數(shù)，提出一種基于模糊理論的分層級雷達(dá)輻射源識別處理和置信度計算方法。該方法利用模糊數(shù)學(xué)理論，針對雷達(dá)輻射源特征參數(shù)的特征值及信號樣式兩個層級進(jìn)行設(shè)計隸屬度函數(shù)，計算特征值的關(guān)聯(lián)程度和信號樣式的相似程度，實現(xiàn)對識別置信度的準(zhǔn)確度量，提升不同型號目標(biāo)參數(shù)混疊情況下的識別正確率。

1 參數(shù)特征值關(guān)聯(lián)度計算

一個雷達(dá)輻射源有多個信號樣式，將一個信號樣式稱為一個類，每一個信號樣式特征矢量有載頻、脈沖重復(fù)間隔、脈沖寬度等k個特征參數(shù)構(gòu)成。在實際應(yīng)用時，在建立一個雷達(dá)輻射源識別庫的信號樣式時可能取特征值點值，或者歸納為一個最大最小值范圍來應(yīng)對樣式本身的可變性和測量的模糊性。識別庫的設(shè)計一般采用中心值加容差的方式，若為點值容差為0即可。假定第i(i=1,...,n)類信號樣式在第(j=1,...,k)個特征參數(shù)方向有nlij個范圍值，表示第i類信號樣式在第j個參數(shù)方向上的第p個范圍值，表示為中心值和容差。單次探測時一般只能得到一個信號樣式的參數(shù)，并假定信號樣式在第j(j=1,...,k)個特征參數(shù)方向有ndj個取值，，表示探測信號樣式在第j個參數(shù)方向上的第q個取值。雷達(dá)輻射源參數(shù)特征值關(guān)聯(lián)度主要取決于探測得到的特征參數(shù)隸屬于第i類雷達(dá)信號樣式的程度。(p)ijθ的識別關(guān)聯(lián)門限為(p)

ijε，在第j個特征值參數(shù)方向上，第q個測量值與第i個識別庫信號樣式的第p個中心值差值為:

在第j個特征值參數(shù)方向上，第q個測量值與第i個識別庫信號樣式的第p個范圍值的關(guān)聯(lián)度如下，其示意圖1如所示:

圖1 特征值相似度計算示意圖

則探測信號樣式總的特征參數(shù)值關(guān)聯(lián)度為：

2 信號樣式相似度計算

特征值相似度是每個特征參數(shù)方向隸屬度的平均值，這樣一來，就丟失了信號樣式的相似度的信息。如圖2所示，如果只利用特征值相似度來進(jìn)行判斷，則無法區(qū)分目標(biāo)1和目標(biāo)2的歸屬，造成識別模糊。為了提高對圖2所示的混疊目標(biāo)的識別區(qū)分度，進(jìn)行信號樣式的相似度計算。在第j個特征值參數(shù)方向上，探測目標(biāo)的ndj個測量值與第i個識別庫信號樣式的nlij個范圍值進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計算，關(guān)聯(lián)度大于0的測量值有mj個，則在探測目標(biāo)第j個特征值參數(shù)隸屬于識別目標(biāo)i的隸屬度函數(shù)定義為：

圖2 參數(shù)混疊的識別庫示意圖

信號樣式相似度為各個維度信號樣式隸屬度的均值，為：

3 分層級雷達(dá)輻射源識別

由于測量的模糊和庫本身的混疊，從光從特征值上來確定探測目標(biāo)的歸屬容易出錯，而比較信號樣式的相似度是聯(lián)合信號樣式中各個方向的特征參數(shù)進(jìn)行綜合相似程度的比較，得到的結(jié)論正確率較高。而對于信號樣式相似度也無法區(qū)分的情況，比如圖2中的目標(biāo)2，所有特征值都能都在兩個識別庫信號樣式參數(shù)范圍內(nèi)，與兩個識別庫目標(biāo)信號樣式的相似度是一樣，我們可以再對其參數(shù)特征值關(guān)聯(lián)度進(jìn)行比較，得到最終的識別結(jié)論。為了能用一個數(shù)值表示兩層識別的相似度情況，對最終的識別置信度計算采用如下方法

其中FLOOR函數(shù)代表對數(shù)據(jù)向下取整。

4 仿真試驗

在本文的仿真中，選擇射頻、脈沖重復(fù)間隔、脈沖寬度三個特征參數(shù)構(gòu)成雷達(dá)信號樣式特征矢量。假設(shè)有100個雷達(dá)類，其各個特征參數(shù)方向的參數(shù)個數(shù)與參數(shù)值隨機(jī)分布，其中50個與另50個參數(shù)值混疊，但是參數(shù)值與參數(shù)個數(shù)不完全一樣。以100個雷達(dá)類為模板，每個雷達(dá)類生產(chǎn)10個探測雷達(dá)目標(biāo)，共產(chǎn)生1000個探測雷達(dá)目標(biāo)。這些探測雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)從雷達(dá)類模板中隨機(jī)抽取，并對值添加小于2（MHz/us/us）的隨機(jī)誤差。設(shè)置識別庫容差為1（MHz/us/us），關(guān)聯(lián)門限為2（MHz/us/us）。典型的識別庫混疊情況及探測雷達(dá)目標(biāo)情況如表1所示。

表1 典型識別庫目標(biāo)混疊情況及探測雷達(dá)目標(biāo)情況

對上述場景進(jìn)行1000次仿真，得到聯(lián)合特征值相似度與信號樣式相似度的分層級雷達(dá)輻射源識別方法的平均識別正確率為73.65%，只采信特征值相似度的平均識別正確率為56.33%，只采信信號樣式相似度的平均識別正確率為59.12%，由此可見，本文提出的算法能提升參數(shù)混疊的復(fù)雜環(huán)境下雷達(dá)輻射源識別的正確率。