張 玥 陳惠娟 范勝召

（中國(guó)西南電子設(shè)備研究所，四川 成都 610036）

當(dāng)前雷達(dá)對(duì)抗的電磁環(huán)境越來(lái)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(hào)體制的日益復(fù)雜上，這導(dǎo)致電磁信號(hào)環(huán)境高度密集并且不同型號(hào)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(cè)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(shí)別庫(kù)時(shí)使用）和偵察時(shí)測(cè)量得到待識(shí)別雷達(dá)信號(hào)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(shí)別方法來(lái)進(jìn)行雷達(dá)輻射源的識(shí)別處理，通過(guò)對(duì)兩個(gè)模糊集的貼近度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算、綜合判斷出待識(shí)別雷達(dá)信號(hào)的歸屬于識(shí)別置信度[1-4]。這種方法聚焦在每個(gè)特征值維度的每個(gè)參數(shù)取值的匹配度上，對(duì)于混疊分布的雷達(dá)輻射源信號(hào)環(huán)境區(qū)分能力較弱。并且，兩個(gè)模糊集的貼近度計(jì)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(gè)脈沖的信號(hào)特征結(jié)合模糊隸屬度區(qū)間來(lái)進(jìn)行識(shí)別決策[5]，能處理一定程度的參數(shù)混疊場(chǎng)景，但是需要對(duì)脈沖數(shù)據(jù)建立識(shí)別庫(kù)，且計(jì)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(duì)雷達(dá)對(duì)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(jí)雷達(dá)輻射源識(shí)別處理和置信度計(jì)算方法。該方法利用模糊數(shù)學(xué)理論，針對(duì)雷達(dá)輻射源特征參數(shù)的特征值及信號(hào)樣式兩個(gè)層級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)隸屬度函數(shù)，計(jì)算特征值的關(guān)聯(lián)程度和信號(hào)樣式的相似程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)識(shí)別置信度的準(zhǔn)確度量，提升不同型號(hào)目標(biāo)參數(shù)混疊情況下的識(shí)別正確率。

1 參數(shù)特征值關(guān)聯(lián)度計(jì)算

一個(gè)雷達(dá)輻射源有多個(gè)信號(hào)樣式，將一個(gè)信號(hào)樣式稱為一個(gè)類，每一個(gè)信號(hào)樣式特征矢量有載頻、脈沖重復(fù)間隔、脈沖寬度等k個(gè)特征參數(shù)構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在建立一個(gè)雷達(dá)輻射源識(shí)別庫(kù)的信號(hào)樣式時(shí)可能取特征值點(diǎn)值，或者歸納為一個(gè)最大最小值范圍來(lái)應(yīng)對(duì)樣式本身的可變性和測(cè)量的模糊性。識(shí)別庫(kù)的設(shè)計(jì)一般采用中心值加容差的方式，若為點(diǎn)值容差為0即可。假定第i(i=1,...,n)類信號(hào)樣式在第(j=1,...,k)個(gè)特征參數(shù)方向有nlij個(gè)范圍值，表示第i類信號(hào)樣式在第j個(gè)參數(shù)方向上的第p個(gè)范圍值，表示為中心值和容差。單次探測(cè)時(shí)一般只能得到一個(gè)信號(hào)樣式的參數(shù)，并假定信號(hào)樣式在第j(j=1,...,k)個(gè)特征參數(shù)方向有ndj個(gè)取值，，表示探測(cè)信號(hào)樣式在第j個(gè)參數(shù)方向上的第q個(gè)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(cè)得到的特征參數(shù)隸屬于第i類雷達(dá)信號(hào)樣式的程度。(p)ijθ的識(shí)別關(guān)聯(lián)門(mén)限為(p)

ijε，在第j個(gè)特征值參數(shù)方向上，第q個(gè)測(cè)量值與第i個(gè)識(shí)別庫(kù)信號(hào)樣式的第p個(gè)中心值差值為:

在第j個(gè)特征值參數(shù)方向上，第q個(gè)測(cè)量值與第i個(gè)識(shí)別庫(kù)信號(hào)樣式的第p個(gè)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(jì)算示意圖

則探測(cè)信號(hào)樣式總的特征參數(shù)值關(guān)聯(lián)度為：

2 信號(hào)樣式相似度計(jì)算

特征值相似度是每個(gè)特征參數(shù)方向隸屬度的平均值，這樣一來(lái)，就丟失了信號(hào)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(lái)進(jìn)行判斷，則無(wú)法區(qū)分目標(biāo)1和目標(biāo)2的歸屬，造成識(shí)別模糊。為了提高對(duì)圖2所示的混疊目標(biāo)的識(shí)別區(qū)分度，進(jìn)行信號(hào)樣式的相似度計(jì)算。在第j個(gè)特征值參數(shù)方向上，探測(cè)目標(biāo)的ndj個(gè)測(cè)量值與第i個(gè)識(shí)別庫(kù)信號(hào)樣式的nlij個(gè)范圍值進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，關(guān)聯(lián)度大于0的測(cè)量值有mj個(gè)，則在探測(cè)目標(biāo)第j個(gè)特征值參數(shù)隸屬于識(shí)別目標(biāo)i的隸屬度函數(shù)定義為：

圖2 參數(shù)混疊的識(shí)別庫(kù)示意圖

信號(hào)樣式相似度為各個(gè)維度信號(hào)樣式隸屬度的均值，為：

3 分層級(jí)雷達(dá)輻射源識(shí)別

由于測(cè)量的模糊和庫(kù)本身的混疊，從光從特征值上來(lái)確定探測(cè)目標(biāo)的歸屬容易出錯(cuò)，而比較信號(hào)樣式的相似度是聯(lián)合信號(hào)樣式中各個(gè)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(duì)于信號(hào)樣式相似度也無(wú)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(gè)識(shí)別庫(kù)信號(hào)樣式參數(shù)范圍內(nèi)，與兩個(gè)識(shí)別庫(kù)目標(biāo)信號(hào)樣式的相似度是一樣，我們可以再對(duì)其參數(shù)特征值關(guān)聯(lián)度進(jìn)行比較，得到最終的識(shí)別結(jié)論。為了能用一個(gè)數(shù)值表示兩層識(shí)別的相似度情況，對(duì)最終的識(shí)別置信度計(jì)算采用如下方法

其中FLOOR函數(shù)代表對(duì)數(shù)據(jù)向下取整。

4 仿真試驗(yàn)

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

表1 典型識(shí)別庫(kù)目標(biāo)混疊情況及探測(cè)雷達(dá)目標(biāo)情況

對(duì)上述場(chǎng)景進(jìn)行1000次仿真，得到聯(lián)合特征值相似度與信號(hào)樣式相似度的分層級(jí)雷達(dá)輻射源識(shí)別方法的平均識(shí)別正確率為73.65%，只采信特征值相似度的平均識(shí)別正確率為56.33%，只采信信號(hào)樣式相似度的平均識(shí)別正確率為59.12%，由此可見(jiàn)，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(shí)別的正確率。