相似性加權Δt直方圖脈沖串去交錯技術?

廖輝榮，李國林

（1.海軍航空工程學院研究生管理大隊，山東煙臺264001；2.海軍航空工程學院戰略導彈工程系，山東煙臺264001）

相似性加權Δt直方圖脈沖串去交錯技術?

廖輝榮1，李國林2

（1.海軍航空工程學院研究生管理大隊，山東煙臺264001；2.海軍航空工程學院戰略導彈工程系，山東煙臺264001）

電子情報數字化偵察接收機中，Δt直方圖去交錯方法在脈沖串數量較多和脈沖間隔抖動較大的復雜電磁環境下，不能得到滿足數字化自動峰值處理的高度比。在分析一定純凈比下，以脈沖字參數向量相似性測度對間隔區間記數加權，建立加權復數直方圖，對接收脈沖串進行去交錯處理。經過仿真計算，加權復數直方圖相比經典方法能明顯提高去交錯效果，更易于數字化自動峰值處理。

電子情報偵察；脈沖去交錯；Δt直方圖；相似性加權；自動峰值處理

1 引言

電子情報偵察經常涉及脈沖串去交錯。當同時存在若干脈沖信號，而且這些連續的脈沖可能不是來自同一輻射源的時候，首先要進行的就是脈沖串去交錯。脈沖串去交錯是將同一輻射源的脈沖從交錯的脈沖中分離出來，歸并成脈沖組的過程，它是目前電子情報偵察面臨的一個難點問題。

在電子對抗中，只有準確測量得到脈沖重復頻率即脈沖發射周期之后，才能保證發射的多個干擾脈沖都能被干擾對象的接收機同步檢測到。而脈沖重復頻率的測量與脈沖去交錯是交織在一起的過程，相輔相成。

在復雜戰場電磁環境下，電磁信號密集、樣式復雜、沖突激烈且動態交迭［1］，經典的脈沖串去交錯技術已經不能滿足實際應用的要求。文獻［2］和文獻［3］等，從脈沖重復間隔譜圖的理論思路上進行了探索，可以有效解決錯漏失鎖的問題，提高有效間隔的捕獲概率和并行處理的能力。但卻附帶產生了大量的諧頻間隔，極大增加了計算量，且平抑了峰值的高度比，無法適用信息化環境下自動峰值處理。針對這些問題，從去除冗余諧頻降低計算量和提高峰值高度比的角度，設計一相似性測度對間隔區間容差進行加權，用比較的方法進行仿真研究。

2 經典的脈沖去交錯方法

最早的去交錯技術之一是選通裝置，采用延遲選通的方法［4］。由到達輸入端的第一個脈沖啟動延遲，在延遲結束時開始接收間隔。如果在接收間隔內有下一個脈沖到達，那么重新啟動延遲，并重復這一過程。如果在接收間隔內沒有發現脈沖，那么等到下一個脈沖到達時再重新啟動延遲，并重復這一過程。采用這種方法時，如果有一個信號具有在延遲與延遲加接收間隔之間的重復間隔，那么該裝置就“鎖定”這個脈沖串，并且只有這些脈沖才能出現在輸出端。該方法的缺點是脈沖的堵塞概率很大，很容易失鎖導致無法鎖定所需的脈沖串，且對于數字化信號顯得很盲目，不能用于準確測量脈沖重復間隔。

Δt直方圖去交錯比選通裝置有很大的改進［5］。Δt直方圖是一種考慮到所有脈沖對之間的間隔而做出的脈沖間隔直方圖。在一組N個脈沖中，總間隔數由脈沖對的數目給出，即：

通過檢查所有脈沖對之間的時間，即可求出真實的脈沖重復間隔（及其倍數），并且這些間隔值在直方圖上累加成峰值，而其它脈沖對將具有分布在直方圖各區間內的間隔。從形式上講，Δt直方圖可以看成是自相關函數的每個直方圖區間上的積分，這個自相關函數由位于脈沖到達時間上的若干脈沖組成。如果用tn表示到達時間，那么該函數為

式中，δ（t）是單位沖激函數。

f（t）的自相關函數為

只有當tn＝tk－τ時，被積函數才有值，因此：

h（t）從τ1到τ2的積分為

從式（5）可知，對于任何一對到達時間，滿足τ1＜tn－tk≤τ2時，被積函數才有值，所以脈沖的到達時間間隔處在τ1～τ2范圍內的這些脈沖對的計數值，等于自相關函數h（t）在相同延遲值范圍內的積分。

3 噪聲電平對成功去交錯脈沖數的影響

電子情報需要理解的問題之一是確定在各種條件下有多少脈沖串可以成功去交錯，為此建立一種模型用來估計能夠去交錯的脈沖串數量。

假設所有的脈沖串都有標稱的恒定脈沖重復間隔，在某一時間段T，總共存在的脈沖數為N，k個脈沖串中的每一個脈沖串由nk個脈沖組成。因此以下關系式成立：

直方圖中由同一脈沖串中的兩個脈沖之間的到達時間差組成的間隔稱為“純”間隔，由不同脈沖串之間的到達時間差組成的間隔稱為“不純”間隔。純間隔和不純間隔之比用純凈比PR來表示：

如果所有脈沖串具有大致相同的脈沖重復間隔，那么每個脈沖串的脈沖數也大致相同，在這種情況下，純凈比為

從式（9）可以看出，隨著交錯脈沖串的數量增加，純凈比將減小。

再假設不純間隔均勻散布在整個直方圖區間中，并且純間隔落在由脈沖重復間隔分隔的一組相鄰區間中，區間數目B將為T／b，其中b為單個區間的尺寸，不純間隔的平均高度由下式給出：

純間隔位于若干組相鄰區間中，相鄰的區間數接近脈沖重復間隔的倍數，因此區間數n＝T／（PRI）。在每一組中，間隔所在區間的區間數約為J／b，其中J為脈沖重復間隔抖動。這樣由純間隔產生的區間的平均高度等于

在所有脈沖重復間隔都相等的特殊情況下，一個區間中純間隔與不純間隔的高度比由式（12）給出：

為了對這個區間引起足夠的重視，由純間隔產生的區間高度應大于那些不純間隔產生的區間高度。顯然，僅用間隔技術就能合理去交錯的脈沖串數目大約為

式中，R是在一個區間中為獲得足夠高度而需要的純間隔與不純間隔之比，使分析人員相信這一高度就是可能的脈沖重復間隔值。

4 相似性加權復數直方圖

使用去交錯的Δt直方圖時，主要問題之一是在真實重復間隔倍數上的峰值。必須使脈沖重復間隔的倍數上沒有峰值，Δt直方圖技術才能較好地應用于脈沖串去交錯。文獻［3］提出了一種脈沖重復間隔“變換”的方法，在確定每個間隔時在區間的計數上加一個復數，而不是加1。加在直方圖適當區間上復數可認為是恒定脈沖重復間隔脈沖串在其時間間隔一個末端處的脈沖到達時間相位。

考慮用相似性加權的方法來降低滿足足夠高度比時的純間隔與不純間隔之比，同時提高存在多個有意抖動信號時可合理地去交錯的脈沖串數目。

這種方法是在確定每個區間時在區間的計數上加一個復數，不僅不是1，而是一個帶權系數的復數：

式中，ηkn為兩脈沖的相似性度量值。

重點討論度量函數的計算：

假設在數字偵察系統中預處理器已經得到完整的脈沖描述字（PWD）。

設典型的PWD結構如下：

由于歐氏距離具有平移和旋轉不變性，在這里對脈沖的相似性采用歐氏距離測度，即：

設同一脈沖串中兩脈沖字在各參數隨機抖動情況下的距離期望值為d0，則：

從式（20）中可以看出，當脈沖對是來自兩個不同輻射源時，加權系數的值會小于1，且理想情況下會接近于0。當脈沖對是來自同一個輻射源時，加權系數的值會大于1。這樣，在純凈比不變的情況下，能綜合脈沖的其它屬性信息，從而可以較大提高純間隔區間與不純間隔區的高度比。

相位部分主要用來去除位數脈沖重復間隔區間的高度。計算方法如下：

建立起這種復數直方圖后，需要檢查區間容量的絕對值。現在考慮恒定脈沖重復間隔時的區間容量。如果間隔為真實脈沖重復間隔而不是它的倍數，那么

從上面的分析可以得出，只有顯著累積的區間才是與真實脈沖重復間隔對應的區間。

5 仿真分析

設信號時長T＝800 ms，5個輻射源脈沖串間隔分別為1 ms、1.4 ms、1.7 ms、0.9 ms、1.5 ms，間隔抖動為［－0.01 ms，0.01 ms］區間均勻分布；輻射源載頻分別為51 MHz、58 MHz、62 MHz、55 MHz、58 MHz，射頻抖動率在1%內。仿真中僅以脈沖RF分量來計算相似性參數。組合脈沖串以脈沖到達時間參數進行排序，生成被分析信號。直方圖區間寬度設為0.05 ms。

經仿真計算的經典方法與相位加權及相似性相位加權3種算法的計算結果對比如圖1所示。從圖中可以清楚看出在交錯及抖動較復雜的情況下，經典的直方圖去交錯算法已經基本不能成功去交錯。一般的復數直方圖雖在這種情況下尚能較成功去交錯，但高度比明顯較低，且在低間隔區間較模糊。而加權復數直方圖卻能得到非常好的高度比結果，非常易于進行數字化自動峰值處理。

當仿真產生10個輻射源組成的交錯脈沖串，輻射源脈沖串間隔分別為1 ms、1.4 ms、1.7 ms、0.9 ms、1.5 ms、2.4 ms、2.5 ms、2.7 ms、2.9 ms、3.2 ms。脈沖重復間隔均勻抖動增加到0.03 ms，信號時長仍為T＝800 ms，仿真結果如圖2所示。

從圖2可以看出，在輻射源數量增加的情況下，加權復數直方圖的去交錯效果比經典方法有明顯的優勢。

6 結論

通過仿真實驗可以看出，加權復數直方圖方法不僅對真實脈沖間隔的倍數有很強的抑制作用，同時能非常好地消除抖動的影響，不形成虛假的窄脈沖間隔。

以脈沖字參數向量相似性測度對間隔區間記數進行加權，建立的加權復數直方圖方法，在脈沖串數量較多和脈沖間隔抖動較大的復雜電磁環境下，比經典方法能得到更好的去交錯效果，提高峰值高度比，減少了錯漏和失鎖，更易于數字化自動峰值處理。

在去交錯處理實驗過程中，不足之處是計算量仍然較大，不能適用于實時性要求很高的信號偵察情景，算法需進一步改進和優化，提高計算效率。

［1］王汝群.戰場電磁環境［M］.北京：解放軍出版社，2006：56－60. WANG Ru-qun.Electromagnetic Environment in Battlefield［M］.Beijing：Chinese People′s Liberation Army Press，2006：56－60.（in Chinese）

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HE Ming-hao，ZHU Yuan-qing.One new method for sorting Radar emitter signals［J］.Journal of Wuhan University of Technology，2007，31（3）：430－433.（in Chinese）

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LIAO Hui-rong was born in Hengyang，Hunan Province，in 1982.He is currently working toward the Ph.D.degree in Naval Aeronautical Engineering Institute.His research interests include short－range target detection，information warfare and data fusion.

Email：liaohuirong8205＠163.com

李國林（1955－），男，吉林長春人，博士，教授。

LI Guo-lin was born in Changchun，Jilin Province，in 1955.He is now a professor with the Ph.D.degree.

Deinterleaving Technique of Pulse Train on WeightedΔt Histogram
with Similarity

LIAO Hui-rong1，LI Guo-lin2
（1.Graduate Student′s Brigade，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China；2.Department of Strategy Missile Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China）

In electronic intelligence digitized reconnaissance receiver，Δt histogram deinterleaving algorithm cannot get ample height ratio to automatic processing digitized peak value in complex electromagnetic environment when there are a great quantity of pulses and high interval dither.Under a set pure ratio，weighted complex histogram is built with similarity measure of pulse word parameters vector to process deinterleaving of

pulse train.Computer simulation shows that weighted complex histogram can get better deinterleaving effect than classic method，and it is more easy for automatic processing peak value.

electronic intelligence（ELINT）reconnaissance；deinterleaving of pulse train；Δt histogram；weighted with similarity measure；automatic peak value processing

TN971

A

10.3969／j.issn.1001－893x.2010.06.006

廖輝榮（1982－），男，湖南衡陽人，海軍航空工程學院博士研究生，主要研究方向為目標中近程探測、信息對抗與數據融合；

1001－893X（2010）06－0028－04

2010－01－18；

2010－04－07