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复杂电磁环境下雷达信号脉间分析算法研究

作　者: 程翔
导　师: 刘渝
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 复杂电磁环境雷达对抗脉冲到达时间脉冲重复间隔脉间分析聚类
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着近代电子技术突飞猛进的发展,大量新体制军用雷达被广泛投入到现代战争中,从而使得雷达侦察设备面临的电磁环境日趋恶化,为了最大程度降低和削弱敌方雷达和雷达精确制导武器对我方的威胁,因此在复杂电磁环境下对敌方雷达信号实现实时准确测量、正确快速分选和识别成为雷达对抗侦察领域越来越重要的课题。由于雷达侦察设备前端微波系统的硬件组成以及系统关键参数测量精度对后续的雷达信号处理的影响至关重要,所以本文首先对雷达侦察设备的前端硬件组成以及关键参数测量方法进行了简要介绍,在详细分析了雷达对抗面临的信号环境和可用于分选的五大参数的基础上,着重介绍了脉冲到达时间参数(TOA)和在其基础上推导出的雷达信号脉冲重复间隔参数(PRI)在雷达信号脉间分析的重要性。为了稀释脉冲信号流密度,降低后续雷达信号脉间分析算法的运算量并提高相应分选正确率,本文着重介绍了基于ε-球域法的RF-AOA-PW三维聚类方法,并通过matlab软件验证了算法的正确性。在成功进行信号预处理的基础上,本文对当前各种主流脉间分析算法的原理和运算流程进行了着重介绍,通过对同种外部信号进行仿真处理的基础上,对每一种脉间分析算法的优缺点进行了比较和分析,为了更好的将算法研究同具体的工程实践相结合,在信号预处理算法和脉间分析算法的基础上主要利用三维聚类算法和CDIF算法提出了一种综合雷达信号分选方法,其有效性和正确性在微波暗室的多信号测试中得到了最终验证。文章的最后介绍了作者基于嵌入式实时操作系统VxWorks5.4设计了一款雷达信号脉间分析平台的设计。通过该平台分析工具,使操作者可以对外场复杂雷达信号原始PDW进行事后分析和统计,也可对脉间分析算法的正确有效性进行一定的校验。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 电子战和雷达对抗  10-11
  1.2 雷达侦察设备信号分选技术  11-12
  1.3 雷达信号脉间分析技术研究现状  12-13
  1.4 本文的主要内容  13-15
第二章雷达侦察设备概述  15-21
  2.1 雷达侦察设备信号环境的描述和参数形式  15
  2.2 雷达侦察设备的前端组成  15-16
  2.3 雷达侦察设备前端关键技术  16-20
    2.3.1 比幅测向技术  16-18
    2.3.2 瞬时测频技术  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章雷达侦察设备信号预处理  21-28
  3.1 雷达侦察设备信号预处理  21-23
    3.1.1 预处理原理及流程  21-22
    3.1.2 FIFO 的作用  22-23
  3.2 预处理方法  23-28
    3.2.1 一维射频参数分类预处理方法  23
    3.2.2 基于RF-AOA 二维分层法  23-25
    3.2.3 基于RF-AOA-PW 三维聚类法  25-26
    3.2.4 RF-AOA-PW 三维聚类算法仿真  26-28
第四章雷达侦察设备信号脉间分析  28-53
  4.1 雷达信号的PRI  28
  4.2 雷达信号的PRI 特征、数学模型及应用  28-31
    4.2.1 典型PRI 工作样式脉冲  28-29
    4.2.2 典型PRI 脉冲波形数学模型  29-31
    4.2.3 几种典型PRI 应用  31
  4.3 几种典型的脉间分析算法及仿真  31-53
    4.3.1 相关函数法  31-32
    4.3.2 直方图法  32-41
    4.3.3 PRI 变换法  41-45
    4.3.4 改进的PRI 变换法  45-50
    4.3.5 正弦插值傅立叶变换  50-53
第五章雷达信号分选的综合实现  53-60
  5.1 系统关键指标及信号适应范围  53
    5.1.1 系统关键指标  53
    5.1.2 信号适应范围  53
  5.2 信号分选设计  53-58
    5.2.1 脉冲预处理模块  54-55
    5.2.2 信号提取（信号分选）模块  55-56
    5.2.3 参差信号归并模块  56
    5.2.4 信号跟踪和识别模块  56-58
  5.3 综合仿真试验  58-59
  5.4 仿真试验结论  59-60
第六章脉间分析平台的设计  60-68
  6.1 脉冲采集模块的设计  61
  6.2 脉间分析平台的设计需求  61-62
  6.3 脉间分析平台的功能模块设计  62-63
  6.4 脉间分析平台的人机交互界面设计  63-67
    6.4.1 信号显示及人机操控界面  63-64
    6.4.2 人工辅助分析界面  64-65
    6.4.3 其它主要操作界面  65-67
  6.5 小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

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