雷达信号重频分选方法分析与讨论

刘钊宏　于林韬　任帅

摘 要：雷达信号分选作为高科技战争中至关重要的组成部分，同时也是电子对抗环境中不可或缺的关键技术。面对雷达体制的日益多样化，雷达信号变得更加复杂。如何实现雷达信号的正确分选已经成为国内外关注的焦点。本文分析与讨论了几种主要的雷达信号重频分选方法，并进行了matlab仿真实验。

关键词：雷达信号分选 脉冲重复间隔 动态扩展关联 直方图 PRI变换

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷达信号分选是侦测系统不可或缺的技术，它能从大量脉冲信号流中分选出需要的信号，其实质是对脉冲串的去交叠、去交错过程。雷达信号分选主要利用到达时间（TOA）、到达方位角（DOA）、载频（RF）、脉宽（PW）、脉冲幅度（PA）等参数编码成的脉冲描述字（PDW）进行分选。TOA是主要的分选参数，它能提取出脉冲重复间隔（PRI），进而实现脉冲序列的去交错处理。基于PRI的重频分选算法主要有动态扩展关联法、累积差直方图法（CDIF）、序列差直方图法（SDIF）、和PRI变换法。

1 动态扩展关联法

基本思想是准PRI由两个脉冲之间的间隔确定，然后用这个准PRI在脉冲群里向前或者向后搜索下一个脉冲。步骤如下。

（1）形成准PRI。

通常选择第一个脉冲为基准脉冲，第二个脉冲为参考脉冲。当这两个脉冲的到达时间差（DTOA）介于雷达PRImin与PRImax之间时，则以此DTOA作为准PRI；当DTOA小于PRImin时，则另选参考脉冲；当DTOA大于PRImax时，则另选基准脉冲和参考脉冲。

（2）分选脉冲序列。

根据TOA测量误差等因素，确定PRI容差，以准PRI向前（或向后）进行扩展关联，如果能搜索到若干个脉冲（大于等于成功分选所需要的脉冲数），则认为分选出一个脉冲列，并继续分选出剩余脉冲。

（3）提取准雷达脉冲列。

准雷达脉冲列由成功分选出来的脉冲列构成，以备后续处理。

（4）对剩余的脉冲流重复（1），（2），（3）步骤。

2 直方图法

基本思想是计算任意两个脉冲的DTOA，对介于PRImin与PRImax之间的DTOA，统计其对应的脉冲个数，作出（脉冲数/DTOA）TOA差直方图，然后选择分选准则对其进行分析，确定可能的PRI，最后分选总的脉冲群。累计差直方图CDIF的步骤。

（1）首先对第一级TOA进行差值计算，也就是说计算相邻两个脉冲的DTOA，并作DTOA直方图，确定可能的PRI（直方图值大于门限时，则该间隔为可能的PRI）。

（2）然后根据可能的PRI进行搜索。若成功，则从全脉冲序列中分选出来，对剩余脉冲列，根据第一级差值直方图形成新的CDIF直方图。重复这个过程直到没有足够的脉冲；若不成功，则继续对第二级TOA进行差值计算，也就是说每隔一个脉冲计算其DTOA，并作直方图，然后与上一级直方图累积，确定可能的PRI。以此类推。

顺序差直方图SDIF是一种基于CDIF的改进算法。它们的主要区别是，SDIF不累积统计结果，检测门限也与CDIF不同。基本思想是首先对第一级TOA进行差值计算构成DTOA直方图，如果只有一个SDIF值超过门限，则把它作可能的PRI对序列进行检索；如果有多个值超过门限，则先对子谐波进行检索，再从超过门限的峰值所对应的最小PRI起进行序列检索。如果能成功地分离出相应的序列，那么从采样脉冲列中扣除，并形成新的SDIF直方图；如果不能成功地分离出相应的序列，那么就计算下一级的SDIF直方图。

3 PRI变换法

基本思想是将采样脉冲串看成单位冲击函数的和式

（1）

然后将上式做积分变换

（2）

其中τ> 0，这种变换称为PRI变换，由于它给出了一种PRI的谱图，峰值将会出现在代表真PRI值的地方。

下面我们假设载频相同，脉宽相同，但PRI不同的三组脉冲序列：=401，=502，=703，初始到达时间分别为=350，=250，=100，长度分别为=64，=54，=44的3组脉冲序列进行PRI变换法分选仿真：

从图中可以看出在=401，=502，=703处的直方图值超过了门限值，而在它们的N次谐波上直方图值受到了抑制。

4 分选方法分析

动态扩展关联法理论浅显易懂，容易理解，然而容差的门限却极其小，故对脉冲干扰和脉冲丢失非常敏感，而且其运算量也很大；直方图法具有很快的处理速度，然而检测门限的确定是一项非常困难的工作，对于常规雷达的PRI直方图法能较好的分选出，对于复杂雷达的PRI分选结果却不是很好；PRI变换法引入的相应因子抑制了子谐波，然而作为代价的是运算量急剧增大，对于复杂雷达的PRI中心值，PRI变换法能够较好的估计出，但对常规雷达的PRI估计却有很低的精度，使得后期检索非常困难。因此，综上分析，应该根据不同的雷达环境选择不同的雷达分选方法。

5 结语

面对雷达体制的日益多样化，雷达信号环境复杂多变，雷达的抗干扰能力不断完善，对雷达信号分选技术提出了巨大的挑战。在不久的将来，研究工作者会研究出更加完善的雷达信号分选方法。

参考文献

[1] 罗长胜，吴华，程嗣怡.一种对重频调制与抖动信号的PRI变换分选新方法[J].电讯技术，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 罗鹏.现代雷达信号分选方法研究[D].南京：南京理工大学，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 国强.雷达信号分选理论研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint

摘 要：雷达信号分选作为高科技战争中至关重要的组成部分，同时也是电子对抗环境中不可或缺的关键技术。面对雷达体制的日益多样化，雷达信号变得更加复杂。如何实现雷达信号的正确分选已经成为国内外关注的焦点。本文分析与讨论了几种主要的雷达信号重频分选方法，并进行了matlab仿真实验。

关键词：雷达信号分选 脉冲重复间隔 动态扩展关联 直方图 PRI变换

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷达信号分选是侦测系统不可或缺的技术，它能从大量脉冲信号流中分选出需要的信号，其实质是对脉冲串的去交叠、去交错过程。雷达信号分选主要利用到达时间（TOA）、到达方位角（DOA）、载频（RF）、脉宽（PW）、脉冲幅度（PA）等参数编码成的脉冲描述字（PDW）进行分选。TOA是主要的分选参数，它能提取出脉冲重复间隔（PRI），进而实现脉冲序列的去交错处理。基于PRI的重频分选算法主要有动态扩展关联法、累积差直方图法（CDIF）、序列差直方图法（SDIF）、和PRI变换法。

1 动态扩展关联法

基本思想是准PRI由两个脉冲之间的间隔确定，然后用这个准PRI在脉冲群里向前或者向后搜索下一个脉冲。步骤如下。

（1）形成准PRI。

通常选择第一个脉冲为基准脉冲，第二个脉冲为参考脉冲。当这两个脉冲的到达时间差（DTOA）介于雷达PRImin与PRImax之间时，则以此DTOA作为准PRI；当DTOA小于PRImin时，则另选参考脉冲；当DTOA大于PRImax时，则另选基准脉冲和参考脉冲。

（2）分选脉冲序列。

根据TOA测量误差等因素，确定PRI容差，以准PRI向前（或向后）进行扩展关联，如果能搜索到若干个脉冲（大于等于成功分选所需要的脉冲数），则认为分选出一个脉冲列，并继续分选出剩余脉冲。

（3）提取准雷达脉冲列。

准雷达脉冲列由成功分选出来的脉冲列构成，以备后续处理。

（4）对剩余的脉冲流重复（1），（2），（3）步骤。

2 直方图法

基本思想是计算任意两个脉冲的DTOA，对介于PRImin与PRImax之间的DTOA，统计其对应的脉冲个数，作出（脉冲数/DTOA）TOA差直方图，然后选择分选准则对其进行分析，确定可能的PRI，最后分选总的脉冲群。累计差直方图CDIF的步骤。

（1）首先对第一级TOA进行差值计算，也就是说计算相邻两个脉冲的DTOA，并作DTOA直方图，确定可能的PRI（直方图值大于门限时，则该间隔为可能的PRI）。

（2）然后根据可能的PRI进行搜索。若成功，则从全脉冲序列中分选出来，对剩余脉冲列，根据第一级差值直方图形成新的CDIF直方图。重复这个过程直到没有足够的脉冲；若不成功，则继续对第二级TOA进行差值计算，也就是说每隔一个脉冲计算其DTOA，并作直方图，然后与上一级直方图累积，确定可能的PRI。以此类推。

顺序差直方图SDIF是一种基于CDIF的改进算法。它们的主要区别是，SDIF不累积统计结果，检测门限也与CDIF不同。基本思想是首先对第一级TOA进行差值计算构成DTOA直方图，如果只有一个SDIF值超过门限，则把它作可能的PRI对序列进行检索；如果有多个值超过门限，则先对子谐波进行检索，再从超过门限的峰值所对应的最小PRI起进行序列检索。如果能成功地分离出相应的序列，那么从采样脉冲列中扣除，并形成新的SDIF直方图；如果不能成功地分离出相应的序列，那么就计算下一级的SDIF直方图。

3 PRI变换法

基本思想是将采样脉冲串看成单位冲击函数的和式

（1）

然后将上式做积分变换

（2）

其中τ> 0，这种变换称为PRI变换，由于它给出了一种PRI的谱图，峰值将会出现在代表真PRI值的地方。

下面我们假设载频相同，脉宽相同，但PRI不同的三组脉冲序列：=401，=502，=703，初始到达时间分别为=350，=250，=100，长度分别为=64，=54，=44的3组脉冲序列进行PRI变换法分选仿真：

从图中可以看出在=401，=502，=703处的直方图值超过了门限值，而在它们的N次谐波上直方图值受到了抑制。

4 分选方法分析

动态扩展关联法理论浅显易懂，容易理解，然而容差的门限却极其小，故对脉冲干扰和脉冲丢失非常敏感，而且其运算量也很大；直方图法具有很快的处理速度，然而检测门限的确定是一项非常困难的工作，对于常规雷达的PRI直方图法能较好的分选出，对于复杂雷达的PRI分选结果却不是很好；PRI变换法引入的相应因子抑制了子谐波，然而作为代价的是运算量急剧增大，对于复杂雷达的PRI中心值，PRI变换法能够较好的估计出，但对常规雷达的PRI估计却有很低的精度，使得后期检索非常困难。因此，综上分析，应该根据不同的雷达环境选择不同的雷达分选方法。

5 结语

面对雷达体制的日益多样化，雷达信号环境复杂多变，雷达的抗干扰能力不断完善，对雷达信号分选技术提出了巨大的挑战。在不久的将来，研究工作者会研究出更加完善的雷达信号分选方法。

参考文献

[1] 罗长胜，吴华，程嗣怡.一种对重频调制与抖动信号的PRI变换分选新方法[J].电讯技术，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 罗鹏.现代雷达信号分选方法研究[D].南京：南京理工大学，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 国强.雷达信号分选理论研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint

摘 要：雷达信号分选作为高科技战争中至关重要的组成部分，同时也是电子对抗环境中不可或缺的关键技术。面对雷达体制的日益多样化，雷达信号变得更加复杂。如何实现雷达信号的正确分选已经成为国内外关注的焦点。本文分析与讨论了几种主要的雷达信号重频分选方法，并进行了matlab仿真实验。

关键词：雷达信号分选 脉冲重复间隔 动态扩展关联 直方图 PRI变换

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0027-02

雷达信号分选是侦测系统不可或缺的技术，它能从大量脉冲信号流中分选出需要的信号，其实质是对脉冲串的去交叠、去交错过程。雷达信号分选主要利用到达时间（TOA）、到达方位角（DOA）、载频（RF）、脉宽（PW）、脉冲幅度（PA）等参数编码成的脉冲描述字（PDW）进行分选。TOA是主要的分选参数，它能提取出脉冲重复间隔（PRI），进而实现脉冲序列的去交错处理。基于PRI的重频分选算法主要有动态扩展关联法、累积差直方图法（CDIF）、序列差直方图法（SDIF）、和PRI变换法。

1 动态扩展关联法

基本思想是准PRI由两个脉冲之间的间隔确定，然后用这个准PRI在脉冲群里向前或者向后搜索下一个脉冲。步骤如下。

（1）形成准PRI。

通常选择第一个脉冲为基准脉冲，第二个脉冲为参考脉冲。当这两个脉冲的到达时间差（DTOA）介于雷达PRImin与PRImax之间时，则以此DTOA作为准PRI；当DTOA小于PRImin时，则另选参考脉冲；当DTOA大于PRImax时，则另选基准脉冲和参考脉冲。

（2）分选脉冲序列。

根据TOA测量误差等因素，确定PRI容差，以准PRI向前（或向后）进行扩展关联，如果能搜索到若干个脉冲（大于等于成功分选所需要的脉冲数），则认为分选出一个脉冲列，并继续分选出剩余脉冲。

（3）提取准雷达脉冲列。

准雷达脉冲列由成功分选出来的脉冲列构成，以备后续处理。

（4）对剩余的脉冲流重复（1），（2），（3）步骤。

2 直方图法

基本思想是计算任意两个脉冲的DTOA，对介于PRImin与PRImax之间的DTOA，统计其对应的脉冲个数，作出（脉冲数/DTOA）TOA差直方图，然后选择分选准则对其进行分析，确定可能的PRI，最后分选总的脉冲群。累计差直方图CDIF的步骤。

（1）首先对第一级TOA进行差值计算，也就是说计算相邻两个脉冲的DTOA，并作DTOA直方图，确定可能的PRI（直方图值大于门限时，则该间隔为可能的PRI）。

（2）然后根据可能的PRI进行搜索。若成功，则从全脉冲序列中分选出来，对剩余脉冲列，根据第一级差值直方图形成新的CDIF直方图。重复这个过程直到没有足够的脉冲；若不成功，则继续对第二级TOA进行差值计算，也就是说每隔一个脉冲计算其DTOA，并作直方图，然后与上一级直方图累积，确定可能的PRI。以此类推。

顺序差直方图SDIF是一种基于CDIF的改进算法。它们的主要区别是，SDIF不累积统计结果，检测门限也与CDIF不同。基本思想是首先对第一级TOA进行差值计算构成DTOA直方图，如果只有一个SDIF值超过门限，则把它作可能的PRI对序列进行检索；如果有多个值超过门限，则先对子谐波进行检索，再从超过门限的峰值所对应的最小PRI起进行序列检索。如果能成功地分离出相应的序列，那么从采样脉冲列中扣除，并形成新的SDIF直方图；如果不能成功地分离出相应的序列，那么就计算下一级的SDIF直方图。

3 PRI变换法

基本思想是将采样脉冲串看成单位冲击函数的和式

（1）

然后将上式做积分变换

（2）

其中τ> 0，这种变换称为PRI变换，由于它给出了一种PRI的谱图，峰值将会出现在代表真PRI值的地方。

下面我们假设载频相同，脉宽相同，但PRI不同的三组脉冲序列：=401，=502，=703，初始到达时间分别为=350，=250，=100，长度分别为=64，=54，=44的3组脉冲序列进行PRI变换法分选仿真：

从图中可以看出在=401，=502，=703处的直方图值超过了门限值，而在它们的N次谐波上直方图值受到了抑制。

4 分选方法分析

动态扩展关联法理论浅显易懂，容易理解，然而容差的门限却极其小，故对脉冲干扰和脉冲丢失非常敏感，而且其运算量也很大；直方图法具有很快的处理速度，然而检测门限的确定是一项非常困难的工作，对于常规雷达的PRI直方图法能较好的分选出，对于复杂雷达的PRI分选结果却不是很好；PRI变换法引入的相应因子抑制了子谐波，然而作为代价的是运算量急剧增大，对于复杂雷达的PRI中心值，PRI变换法能够较好的估计出，但对常规雷达的PRI估计却有很低的精度，使得后期检索非常困难。因此，综上分析，应该根据不同的雷达环境选择不同的雷达分选方法。

5 结语

面对雷达体制的日益多样化，雷达信号环境复杂多变，雷达的抗干扰能力不断完善，对雷达信号分选技术提出了巨大的挑战。在不久的将来，研究工作者会研究出更加完善的雷达信号分选方法。

参考文献

[1] 罗长胜，吴华，程嗣怡.一种对重频调制与抖动信号的PRI变换分选新方法[J].电讯技术，2012，52（9）：1492-1496.

[2] 罗鹏.现代雷达信号分选方法研究[D].南京：南京理工大学，2008.

[3] NISHIGUCHI K，KOBAYASHI M. Improved algorithm for estimating pulse repetition intervals [J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems， 2000， 36（2）：407-421.

[4] 国强.雷达信号分选理论研究[M].北京：科技出版社，2010.endprint