密集复杂环境下信号分选算法研究

信息通信 2019(Sum. No 197)INFORMATION & COMMUNICATIONS

密集复杂环境下信号分选算法研究梁徵羽(桂林电子科技大学，广西桂林541004)摘要：雷达在现代战争中起到了非常重要的作用，准确的从复杂的雷达信号进行分析提取有着重要的意义，可以提高雷

达的使用效果，文章基于目前雷达复杂信号分选算法存在的问题，研究分析了三种优化算法，为未来雷达复杂信号的研 究提供了重要的思路。关键词：雷达;信号;算法中图分类号:TN957.5

文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2019)05-0038-030引言雷达信号可以理解为一种密集复杂环境下的信号，需要

进行信号的分选，分选就是在获取信号之后，对信号的各种特

征进行提取，对密集复杂的信号中企图到发射源的脉冲信号

的序列进行研究，将其中威胁最大或者最有用的信号特征进 行提起和分析，最终提高雷达的对抗性能。针对于密集复杂环境下的信号分选，已经存在了不少可

以进行有效信号分选的算法研究，在过往的研究中，雷达复杂 信号的分选算法主要是由两个方面组成的，分别是预分选阶

段和主分选阶段。现在的计算机程序中，在面对叫交叠的选 择、算法在容限的选择、实际战争的应用方面都有一定的问题,

无论是算法的准确性还是实用性都有待提高，本文基于这些

问题，研究了三种更加实用的分选算法，为雷达复杂信号选取

提供了重要的思路。1聚类分选算法自适应密集信号的分选算法是在常规聚类算法的基础之 上研究展开的，这种改进主要是体现在不同的四个方面。现

在对该类型算法的模型进行研究，首先是对脉冲信号的多个 参数之间的距离进行计算在雷达的脉冲复杂信号中，如果存在误差向量，其值就是

误差的向量值，同时，雷达信号还存在加权的矩阵W,如果参 数之间的集合距离越小，则说明雷达信号的相似程度越高，并

且在公式中，如果参数之间的距离小于了门限的阈值，则说明 了该脉冲是辐射源，也就完成了对信号的分选过程。对算法进行一定的自适应改进,主要体现在两个方面，首

先是对容差值进行选取，将该容差的值设定为0.8,由于对该

容差值进行了小幅度的改动，则意味着需要更多的分类合并,

在分类合并之后，脉冲中的参数个数则更多的参与到了最近

距离K算法中，其次是对任意两个脉冲元素进行距离的计算, 从而对间接的容差进行了调整，之后反复的进行聚类的迭代,

最后可以得到最小的聚类结果，也就得到了最佳的脉冲向量。基于复杂雷达信号的自适应聚类分析算法具有很多的优 点，首先是算法更加准确，容差的值更小，得到的信号脉冲更 加准确，然后是不需要相应的。2序列差值算法另外一种非常实用得到算法是序列差分方法的直方图算 法，该算法是用于改进累积差分方法的直方图算法(CDIF)的

排序方法，这是对最传统信号分选方法的改进。在进行算法计算之前，首先需要计算的是两个相邻脉冲

的到达时间之间的差值，这一点和聚类算法有比较相类似

38的应用，之后将使用该差值形成主要直方图，并在直方图的

绘制过程中计算检测阈值，直到这里,和聚类算法都是很类

似的。在以上的计算脉冲信号完成之后，如果只有一个值超过

此时设置的检测阈值，则检测将使用该值作为后续序列搜索 的雷达PRI的中心候选值。在级别的差分直方图中，有可能

一个以上的PRI中心值可能超过设定的检测阈值，这与实际

的PRI值不同，因此后续的序列搜索不会被执行而是下一个 级别差异直接计算。计算值的直方图及其后的序列搜索可能的PRI中心值, 从接收的脉冲流中分离和分类相应的信号脉冲序列，然后

从剩余脉冲序列的第一级形成新的差分直方图，并且多个

峰值大于分谐波测试后的检测。关于阈值，从对应于阈值 的峰值的最小脉冲间隔搜索序列,最后执行参数识别,综上

所述，改进的直方图算法的改进点是仅检测当前级别的差

分直方图。通过以上的计算流程可以明白的是，相对比较临近的脉

冲信号存在一定的间隔值，并且该类型的间隔值和复杂信号

的峰值往往是成反比的，一般来说，类似的结果是可以通过很 多不同的方法来计算的，其基于的最基本的原理，是脉冲信号

的频率和直方图差值频率的巨大差异。但是在在直方图应用

算法的过程中，有几个部分必须要进行详细的检验，注意点如

下：(1) SDIF算法不累积和累积不同级别的直方图的时间差 所需的时间结果。(2) 当计算SDIF的第一级时,如果这些值中只有一个超过 阈值，则使用亚阈值完成序列显示。如果您有多个源,则结束

第一级SDIF将导致意外峰值，但由于这些峰值超过您设置的 阈值，因此不会计算这些值。除了停止PRI值,在这种情况下

查询序列，我们还需要计算SDIF的第二级。(3) 纠正检测阈值。3基于PRI变换的分选算法在进行PRI变化算法的研究之前，需要我们对复杂信号

进行一个基本的假设，该假设是脉冲到达监测点的时间问题,

并且这个时间是基于在脉冲序列之前使用到达监测点的脉冲

所花费的时间。然后，它们每个都可以设置为脉冲的有效到

达时间，其表示该釆样所需的脉冲总数。如果仅使用TOA值 作为使用参数，则可以对该脉冲序列进行建模,使得采样脉冲

的单位脉冲函数的实践频谱图，也就是说，在PRI值的变化的 时候可以出现峰值。其中，比较PRI的积分转换公式和自相关函数的不同的

信息通信计算方法,就可以看出在PRI积分的计算方法中,其积分函数 比自相关函数公式具有更大的相位系数。因此也就是说，通 过对PRI转换的频谱图进行采样，可以尽可能完全地抑制分 谐波。PRI转换方法不仅有效地克服了直方图方法中的谐波

干扰,而且获得了正确的PRI估计，并且计算的准确性也比之

前研究的序列差值算法要高，但现在PRI算法依然有一定的

不足,首先是它的计算量太大了,如果是及其高度复杂的雷达 信号，则这种方法就显得比较不适用。PRI转换算法用计算复 杂度的增加取代了谐波，其计算复杂度远远大于上述两种直

方图算法，因此它具有以牺牲时间为代价抑制谐波的效果。也

就是说，如果研究的雷达信号脉冲成分不大，并且脉冲频率的

容差值比较大，则比较适合这种算法，可以保证获得脉冲信号 的高度准确性。迭代的速度比较慢，时间充分的条件下可以

考虑。以上三种算法是对传统信号方法的改进算法，下面通过 仿真方法对复杂雷达信号进行处理。4算法之间的数据比较利用matlab程序进行仿真信号的植入和研究，仿真信号 给出的是复杂雷达信号的值，利用以上几种不同的方法可以

得到比较具体的分类结果从而测试以上几种算法的可行性。 首先得到的仿真的雷达虚拟信号。使用Matlab进行雷达信号处理系统仿真，能迅速建立起

系统模型，设计理念可以在任何细节上得到体现,建模时间短, 模型简单、清晰，计算精度高，同时在系统设计的任何阶段都

能够很方便地修改模型、评估结果和验证系统行为。本文以

某脉冲压缩雷达为实例，基于Matlab的雷达信号处理的仿真

方法取得了较好的效果。在雷达信号处理系统中系统级仿真占有极其重要的地位,

经过系统级仿真能够保证产品在最高层次上的设计正确性。 由于外场模拟真实战场复杂电磁环境是非常困难的，同时也耗

资巨大，所以利用计算机仿真技术的可控制性、可重复性、无破

坏性、安全性、经济性等特点与优势对雷达电子对抗装备及其

技术与战术运用等进行仿真与效能评估,是当前和未来雷达与 电子对抗领域研究中的一种重要手段。复杂的雷达信号需要通过发送电磁信号来得到，雷达复

杂信号需要经历一个脉冲的调节过程，并且转换成四路中频 的信号，两路信号需要完全正交，频率之间存在模糊。利用

Matlab产生复杂雷达信号的流程如下：(1) 产生理想线性调频信号y。(2) 产生I、Q两路本振信号。设fl)为本振信号的中心频 率，矗为采样频率山为线性⑶调频信号时间序列的长度，则I路本振信号为cos(n2

fD/fs),同样,Q 路本振信号 sin(n2 .当 fe=4fD 时,I、Q 两 路本信号分别为cos(n/2)和sin(iwt/2)o(4) 线性调频信号y和复本振信号相乘，得到I、Q两路信 号。(5) I、Q两路信号通过低通滤波器，滤除高频分量,以获得 最终的检波结果。Matlab提供了方便的滤波函数filter (b, a,

x〉。其中x为输入信号,b,a为滤波器传递函数的分子和分母 的系数向量。将频率进行归一•化处理，可以得到比较全面的三维信号，

如图1所示，为复杂信号的原始值。梁徵羽:密集复杂环境下信号分选算法研究通过以上的分类情况进行研究,可以看到,四种不同频率

的复杂信号是掺混在一起的，比较三种分类的方法，同等的复

杂雷达信号，利用序列差分方法分类的效果要稍微好一些,但

这并不是绝对的，针对于本文的仿真信号研究,该分类算法的 适应能力比较强，对于多数的聚类算法来说，可能开始都需要

进行人为的设定，并且这种由点-点的分类算法那，对于平均距 离指标进行分类的策略来说非常的适应。雷达仿真最大的难

度在于点距离之间的确定。总体来说，三种分类方法都能很大程度上的对复杂雷达

信号进行分类，分类得到的结果效果比较好，针对于不同的复

杂雷达信号，建议使用不同的方法进行处理，根据具体的结果 再选择比较适合的方法。392019年第5期 (总第 197 期)

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光网端到端高宽带业务接入方案探讨

(Sum. No 197)王晓东（中国电信股份有限公司南京分公司，江苏南京210008）摘要：目前，光网络中OET所用主要设备以PON为主，少量10GPON为辅，随着4K视频、企业云服务业务发展,GZEPON

已不能完全满足9益增长的带宽需求。文章基于三种PON设备并存的现状，提出运营商在满足更离带宽、更低建网成 本的情况下，如何更快速的实现高帶宽（主要为500MJ000M）业务接入、老用户提速升级及业务妥装，实现离带宽业务快 速体验。关键词:光宽端到端;接入方案;提速升级中图分类号:TN948 文献标识码:A 文章编1673-1131（2019）05-0040-021背景2010年以来，各运营商大规模进行了以光纤入户为主导

技术的宽带接入网络升级改造,实现了 PON （Passive Optical

种速率模式。表1为两种主流的10GPON技术的几项关键

指标对比：表］两种生流10GPON技术的关键指标对比项目連覃C下行/上行）上厅线路集Network,无源光网络）网络承载、FTTH/O覆盖，便信息化发

展迈上了一条全光网络高速路。随着大数据、云计算、物联

EPONI25G/1Z25QI0GEPON非对称式10G/1.2SG8B^10B(75%)对称式GPON2.5G/1225GNRZl:WI28I0GPON10G/2.5GNRZI0GDS/10G

US64B/66B<^7%)网、智能家庭、超高清视频等领域的业务兴起,用户对带宽的 需求持续爆发式增长。伴随百兆普及，各运营商陆续推出

8B/108(75%)1^2/64分光比波论《下行/l:WI2«1575>1580nmfiI:W7I28IS75-l580nn^l1:64/128!575-15S0nm/l 260500M、1000M业务，以此提升用户体验，增加市场竞争力。千

兆业务的推广，将使FTTH以及整个高带宽产业进入新一轮

1480-1500nnV1260-1360nm

L480-1500nm/l290-131Own上行）豪大传愉距离光功率岡岸标准260-!36Qnm20km(l；«)prx l(V2(V3O260-1280nm20km(l:64)发展期。20km(l:32)pxl(V2O20km(I：64)NI/N2ITU-T Q.9M1.1技术驱动因素随着技术的成熟和进步，PON以其高速的传输性能、带

Fxl(V2(V3O[EE 恥 02,3ahIEEE S02.3avIEEE 802.3»vnU-TG.987宽、可靠的安全保障和快捷的安装方式成为宽带接入的主流 方式,随着宽带网络从百兆向千兆迈进,面广量大的高宽带需

从表中可以看出，10G PON技术能带来更大的上下行带 宽和更高的分光比，且10G EPON可以在不改变目前的ODN

求成为业务发展及快速接应的瓶颈，需要对现有网络进行优

网的情况下与GPON/EPON共存,10G EPON的OLT既能与

化和演进以实现怏速接入。EPON ONU互通,也能与GPON ONU兼容,所以］0G PON是

目前应对千兆级应用的首要技术选择。1.2业务驱动因素随着智慧家庭、全光园区、企业云等创新业务的涌现,IT、

（3）以某地运营商某时段为例，分析目前EPON JOG PON

端口数、高带宽业务分布、实际占用率、空闲数及一级分光器

家电等行业逐步融合、4K/8K视频等超高清视频的流行,将进 一步推动光宽端到端的高带宽速率体验。随着5G技术的发

入网数据,EPON实占率91.10%, 10G PON占率48.96% ,千

兆业务中新装占总量的71.9%, 500M业务中提速占总量的

展，高带宽视频的应用将越来越多。67.2%。现有PON端口资源难以规模支撑500M及以上业务 放装。1.3网络现状分析（1） 随着全光网的建成，老旧设备退网及升级改造，接入

网呈 FTTH 化趋势；现网 OLT （Optical line terminal）以 G/

2接入方案探讨2.1 10G EPON建设思路整体10GEPON建设规模分为业务驱动和网络驱动两方

EPON设备为主,试点区域部署10GPON设备。2018年高带 宽业务量发展持续上升,局部区域千兆业务出现无资源待装 状况。（2） 根据2009年9月已经完成发布的10GEPON标准

面。⑴业务驱动:针对500M及以上业务新装和提速需求，提

（标准号为 IEEE 802.3av）, IEEE 802.3av 规定了 lOGbit/s 下

出新建和扩容10GEPON端口方案及数量；如果是批量增补

行、1 Gbit/s上行的非对称模式和10Gbit/s ±下行对称模式两

一级分光器，细分场景确定增补优先级，现阶段建议住宅小区参考文献：［4］ 李大卫，王晓峰.基于PRI的雷达信号综合分选新方法［几

航天电子对抗,2017,33（06）:53-57.［1］童智靖，陈臻.复杂密集电磁环境下低重频雷达信号分选

技术［J］.舰船电子对抗,2018,41（03）:88-91.⑵吴海威新体制雷达信号参数估计与分选算法研究及DSP

［5］ 张德交.常见雷达信号分选算法研究［J］.哈尔滨商业大学

学报（自然科学版）,2017,33（05）:577-580.快速实现［D］.电子科技大学201&［3］孙振兴.大规模分布式全脉冲雷达信号实时分选系统的设

计与实现［D］.电子科技大学2018.作者简介:梁徵羽（1987-）,女,广西人，硕士在读，桂林电子科

技大学，研究方向：电子对抗侦察系统信号分选算法。40