一種雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法

章 碧，王任中，周文忠

(中國船舶集團(tuán)有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

電子情報是從感興趣的信號截獲中獲得的信息[1]。為了獲取電子情報，不僅可以通過實時地進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)分析獲取實時情報，還可以考慮對已偵收的大量歷史目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，即通過一種數(shù)據(jù)挖掘方法獲取歷史電子情報。隨著雷達(dá)輻射源目標(biāo)偵測系統(tǒng)的持續(xù)運行，偵測到的雷達(dá)輻射源目標(biāo)信息的數(shù)量會不斷累加。從這些目標(biāo)的歷史信息中如何篩選出需加以關(guān)注的目標(biāo)，并獲取這些目標(biāo)的目標(biāo)特性和活動規(guī)律用以輔助偵測，是一個十分值得研究的課題。本文針對雷達(dá)輻射源目標(biāo)信息關(guān)鍵特征，如載頻值、重復(fù)周期值、脈寬值、脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)，以及輻射源目標(biāo)的識別結(jié)果和定位結(jié)果，設(shè)計了一種有效的統(tǒng)計與分析方法，得出目標(biāo)特性和活動規(guī)律，進(jìn)而掌握偵測范圍內(nèi)目標(biāo)的整體活動態(tài)勢并指導(dǎo)進(jìn)行目標(biāo)的精準(zhǔn)偵測。

1 雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)鍵特征

數(shù)據(jù)挖掘是指從大量數(shù)據(jù)中提取或“挖掘”知識[2]。對雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的目的是由目標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉庫里提取知識，必須對數(shù)據(jù)本身進(jìn)行研究，從雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)中如何提取數(shù)據(jù)，以及能挖掘到哪些知識。雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)是雷達(dá)輻射源目標(biāo)中各種特征參數(shù)的集合。這些描述雷達(dá)輻射源目標(biāo)的參數(shù)可以分為關(guān)鍵特征參數(shù)和非關(guān)鍵特征參數(shù)。雷達(dá)輻射源目標(biāo)參數(shù)中，關(guān)鍵特征參數(shù)包括批號、截獲時間、來源、方位、連續(xù)波標(biāo)識、載頻值、重復(fù)周期值、脈寬值、脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)、幅度、定位經(jīng)緯度、雷達(dá)型號、雷達(dá)平臺和截獲次數(shù)。為了從大量雜亂無章的雷達(dá)輻射源目標(biāo)信息中篩選出有效目標(biāo)，必須針對雷達(dá)輻射源目標(biāo)信息中的關(guān)鍵特征參數(shù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計和分析。

對雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵特征參數(shù)統(tǒng)計的目的是掌握雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)在關(guān)鍵特征參數(shù)上的分布特點，進(jìn)而用于指導(dǎo)對目標(biāo)進(jìn)行更精細(xì)地統(tǒng)計與分析。由于雷達(dá)輻射源目標(biāo)信號特征的差異、目標(biāo)定位和識別能力的限制，不同雷達(dá)輻射源目標(biāo)關(guān)鍵參數(shù)中存在一些共有參數(shù)和一些特有參數(shù)。共有參數(shù)如批號、截獲時間、截獲設(shè)備、方位、載頻值、重復(fù)周期值、脈寬值、幅度和截獲次數(shù)。特有參數(shù)如脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)、定位經(jīng)緯度和雷達(dá)型號。特有參數(shù)是關(guān)鍵特征中最值得關(guān)注的部分。

2 雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在設(shè)計雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法時要考慮到雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)工作的時間段、空間范圍、平臺類型、偵測能力界限(如偵測頻段、靈敏度等)等各個不同的要素。在此基礎(chǔ)上，如何對各種不同的關(guān)鍵特征進(jìn)行統(tǒng)計，則需要更進(jìn)一步地深化和細(xì)化。

為了對雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地統(tǒng)計，首先要從雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)的工作歷史中獲取必要的信息，包括系統(tǒng)的開關(guān)機時間、偵測頻段設(shè)置、系統(tǒng)載體為固定平臺還是移動平臺、系統(tǒng)偵測掃描范圍和偵測距離。例如，某固定站在某段時間內(nèi)處于工作狀態(tài)，偵測頻段為L波段，掃描范圍為環(huán)掃360°，系統(tǒng)可偵測距離為xkm。那么，在對該系統(tǒng)偵收到的雷達(dá)輻射源目標(biāo)信息進(jìn)行統(tǒng)計時可以針對性地選定工作時間段、偵測頻段、掃描范圍和定位距離。

在選定統(tǒng)計范圍后，進(jìn)一步對該范圍內(nèi)的雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行某些關(guān)鍵特征的統(tǒng)計。對于關(guān)鍵特征中的共有特征，這里以目標(biāo)載頻值為例，可以將載頻值分成多個等分段，統(tǒng)計每個分段里目標(biāo)的數(shù)量，從而得到該范圍內(nèi)雷達(dá)輻射源目標(biāo)的載頻分布特征，為進(jìn)一步縮小范圍進(jìn)行更精細(xì)的統(tǒng)計提供依據(jù)，如圖1所示。

與關(guān)鍵特征中的共有特征相對的是特有特征。對這些具有特有特征的雷達(dá)輻射源目標(biāo)進(jìn)行時間和空間

圖1 頻段統(tǒng)計圖

上統(tǒng)計十分必要。并非所有雷達(dá)輻射源目標(biāo)都能被識別，而一旦有些目標(biāo)被識別為某型雷達(dá)，那么對所有被識別的雷達(dá)輻射源目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計對于了解偵測系統(tǒng)周邊電磁環(huán)境極具價值。統(tǒng)計已識別雷達(dá)的總批次和識別次數(shù)如圖2所示。

圖2 識別目標(biāo)統(tǒng)計圖

當(dāng)然，除了雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)所描述的關(guān)鍵特征外，其他一些無關(guān)于目標(biāo)特征的參數(shù)，例如目標(biāo)在一定時間范圍內(nèi)的總截獲次數(shù)，也可以作為統(tǒng)計的依據(jù)，如圖3所示。

圖3 總截獲次數(shù)統(tǒng)計圖

3 雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)分析

雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)分析方法的設(shè)計應(yīng)結(jié)合雷達(dá)輻射偵測系統(tǒng)自身平臺特征、工作歷史、偵測能力、電磁環(huán)境和當(dāng)時的情報信息。根據(jù)分析的目的，如篩選出特定參數(shù)特征的目標(biāo)或者情報內(nèi)重點關(guān)注的目標(biāo)，在對雷達(dá)輻射源進(jìn)行統(tǒng)計之后，將對不同的統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析，從而得出這些目標(biāo)的特性或者活動規(guī)律。例如，對于某一固定的雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)，參考其工作地區(qū)的電磁環(huán)境，結(jié)合當(dāng)時的情報信息，根據(jù)其工作歷史(在某一時間段內(nèi)偵測某一掃描方位段中某一頻段的雷達(dá)輻射源信息)，統(tǒng)計這些偵收到的雷達(dá)輻射源信息中目標(biāo)截獲時間和目標(biāo)方位的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)其活動特征。

為了系統(tǒng)性地對雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以分為以下4個部分：

(1) 確定雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)屬于固定站還是移動站，偵測范圍內(nèi)的地理環(huán)境特點、偵測系統(tǒng)自身偵測能力和已知的電磁環(huán)境特征。

(2) 查詢待分析時間段內(nèi)雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)工作歷史和相關(guān)情報信息，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的目的來確定統(tǒng)計的內(nèi)容。例如，為了篩選情報信息中的特定目標(biāo)，對某些輻射源的關(guān)鍵特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)不同的統(tǒng)計結(jié)果最后得出相應(yīng)的結(jié)論。

(3) 對一段時間內(nèi)偵收的雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果設(shè)置目標(biāo)數(shù)據(jù)的查詢條件，進(jìn)一步查詢出每一批雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)列表、參數(shù)坐標(biāo)圖和電子地圖相結(jié)合的方式判斷該批目標(biāo)在該段時間內(nèi)的活動規(guī)律，如圖4、5、6所示。

(4) 綜合各種目標(biāo)的活動規(guī)律，進(jìn)一步總結(jié)出該段時間內(nèi)目標(biāo)綜合態(tài)勢。

圖4 數(shù)據(jù)列表圖

圖5 參數(shù)坐標(biāo)圖

圖6 電子地圖測向方位示意圖

4 雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法的拓展

對雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法的拓展可以分為以下4個方面：

(1) 對于特殊的雷達(dá)輻射源目標(biāo)，對其特殊的特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析其活動規(guī)律。

(2) 統(tǒng)計與分析方法在時間、空間甚至其他更多維度上進(jìn)行拓展，例如對某一長時間段(如3個月)內(nèi)每天某個時間段在某片區(qū)域內(nèi)一些目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計與分析。

(3) 由對單一雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)到對多個雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)偵收到的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，進(jìn)行系統(tǒng)間的多源信息融合。[3]

(4) 統(tǒng)計與分析方法的智能化。

一些特殊的雷達(dá)輻射源目標(biāo)存在十分獨特的特征參數(shù)，可以單獨地進(jìn)行統(tǒng)計與分析方法的設(shè)計。將這些統(tǒng)計與分析方法分別生成一個個的工具包，不斷地加以豐富以至于形成工具集，結(jié)合系統(tǒng)工作方式、電磁環(huán)境特征和其他電子情報，選取相關(guān)的工具包進(jìn)行雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

雷達(dá)輻射源目標(biāo)活動規(guī)律的獲取往往不是能在短時間和狹小區(qū)域內(nèi)統(tǒng)計分析得出的，而是從長時間大區(qū)域內(nèi)累積的大量數(shù)據(jù)中獲得，甚至需要結(jié)合其他維度來進(jìn)行統(tǒng)計與分析，例如目標(biāo)截獲次數(shù)和識別批次等。

將多個雷達(dá)輻射源偵測系統(tǒng)偵收到的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，構(gòu)建一套大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，不僅能進(jìn)行多個單一系統(tǒng)目標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，而且能夠進(jìn)行系統(tǒng)間目標(biāo)交叉定位、數(shù)據(jù)融合等更多方面的數(shù)據(jù)處理。隨著數(shù)據(jù)量的增大，以及數(shù)據(jù)處理算法能力的延伸，目標(biāo)統(tǒng)計和分析結(jié)果更加豐富并且可靠。

將輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法進(jìn)行智能化升級，自動進(jìn)行雷達(dá)輻射源目標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，使得系統(tǒng)能自動進(jìn)行情報分析，生成系統(tǒng)工作日志、信號情報日志和偵察綜合報告，以輔助對雷達(dá)輻射源目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)偵測。

5 結(jié)束語

本文介紹的輻射源目標(biāo)統(tǒng)計與分析方法，即通過查詢輻射源偵測系統(tǒng)中相關(guān)的歷史目標(biāo)數(shù)據(jù)，并利用特征參數(shù)統(tǒng)計、參數(shù)坐標(biāo)圖和電子地圖相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)δ繕?biāo)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有的地統(tǒng)計與分析，在實際應(yīng)用中達(dá)到了一定的效果，為后續(xù)的統(tǒng)計分析方法的拓展提供了基礎(chǔ)。