雷達天線掃描類型的自動分析

徐欽 張什永 李臻

摘 要：對雷達天線掃描類型的正確分析，是識別雷達工作狀態、判斷雷達威脅程度的重要依據，對于電子對抗具有重要意義。本文提出了一種用于雷達天線掃描的分析算法，可以自動分析的雷達天線掃描類型，可用于識別雷達工作狀態及威脅程度

關鍵詞：天線掃描類型；信號處理；雷達信號

1 概述

天線掃描簡介：天線作為雷達的重要組成部分，主要用于輻射和接收電磁波能量，天線掃描類型的分析對于電子對抗具有重要意義。在電子戰處理中，對敵方雷達天線掃描的正確分析，是識別雷達類型和工作狀態的重要依據[1]；同時，天線掃描分析是威脅程度判斷處理中的一個重要參數[2]。天線掃描方式分為兩種：機械掃描和電子掃描。其中，機械掃描方式是基于雷達天線的機械轉動對不同方位進行掃描，天線的轉動通常是按照一定的周期進行重復[3]，主要掃描類型包括圓周掃描、平面扇形掃描、圓錐掃描、螺旋掃描和柵狀掃描[4]等。

2 天線掃描類型分析

2.1算法原理

天線掃描自動分析流程，包含4個部分：數據預處理、掃描周期分析、波形特征參數提取以及掃描類型識別。

步驟1）數據預處理，首先采用平滑處理進行去噪，然后采用插值方法補全缺失的全脈沖數據點。并進行歸一化和重采樣等預處理，以去除不同掃描類型的個性化差異，避免信號幅度和采樣率對特征提取的影響。

步驟2）特征參數提取，包括掃描周期、峭度、主瓣個數、脈沖群主瓣峰值幅度變化、主瓣間隔變化、主副瓣增益比。

步驟3）掃描類型識別，根據特征參數，采用決策樹算法進行掃描類型的分類識別。

2.2掃描類型識別

依據上文所提取的各種特征參數，本文采用了決策樹分類器進行掃描類型的識別，具體流程如下所示。

步驟1）判斷“未知”類型。根據主瓣個數參數，可以判斷是否從信號中有提取出主瓣峰值：若有主瓣峰值，則進一步分析；若無峰值，則將掃描類型判定為“未知”。

步驟2）若不是上一步的類型，則進一步判斷“圓錐”掃描類型。若已提取出主瓣峰值，則判斷峭度是否小于閾值1.5，且掃描周期是否小于閾值0.5，若都滿足則認為是圓錐掃描。因為圓錐掃描的全脈沖數據點分布比較集中，且掃描周期量級為0.01～0.1秒。

步驟3）若不滿足上一步條件，則進一步判斷“圓周”掃描類型。如果主瓣個數等于1，則可以判斷為圓周掃描，因為其他掃描類型一個周期內不止1個主瓣。

步驟4）若不滿足上一步條件，則進一步判斷“扇形”掃描類型。如果脈沖群主瓣間幅度變化小于閾值0.12（歸一化幅度），則可認為是平面扇形掃描，一個周期內有兩個相同幅度的主瓣。

步驟5）若不滿足上一步條件，則進一步判斷“螺旋”和“柵狀”掃描類型。如果脈沖群主瓣間隔變化小于閾值0.15秒，則可判斷為螺旋掃描；若大于閾值，則判斷為柵狀掃描類型。因為螺旋掃描產生的脈沖群峰值會在固定時間間隔后出現，而柵狀掃描產生的峰值出現時間間隔是不固定的。

3 結論

本文提出的雷達天線掃描信號的自動分析算法，能夠有效提取天線掃描類型，有助于后續識別雷達工作狀態及威脅程度。

參考文獻：

[1]李程，王偉，施龍飛，等.雷達天線掃描方式的自動識別方法[J].國防科技大學學報，2014，36（3）：156163.

[2]王燕，朱松，譯.David Adamy.EW101： A First Course in Electronic Warfare [M].北京：電子工業出版社，2009：6670.

[3]康志勇，李先茂，張范軍.雷達天線掃描周期精確測量技術研究[J].航天電子對抗，2015，31（1）：6264.

[4]Billur Barshan & Bahaeddin Eravci. Automatic Radar Antenna Scan Type Recognition in Electronic Warfare [J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2012， 48（4）：29082931.