解析随机脉冲干扰对雷达信号分选的影响

　　随着现代电子技术的发展，雷达侦察装备的性能有较大的提高，基本实现了对各种雷达目标的侦察识别与定位，这对雷达的战场生存能力造成较大的威胁，然而当前雷达反侦察主要采用革新雷达体制、功率管制和增加机动性等被动防御措施，这在一定程度上造成雷达的性能有所下降。如何确定随机脉冲信号的基本参数，以使干扰效果，实现有效地保护雷达是随机脉冲干扰得以工程应用的重要前提。

　　雷达信号分选作为雷达侦察设备信号处理中一项主要任务，其准确性直接关系到终的雷达判别。当前雷达信号分选的方法有很多种，如模糊聚类分选、蚁群聚类的分选、位势函数分选等，但这些分选在应用中都存在一定缺陷。K-means聚类分选算法由于其良好的分选效率，得到广泛认可。K-means算法是硬聚类算法，是典型的局域原型的目标函数聚类方法的代表，它是数据点到原型的某种距离作为优化的目标函数，利用函数求极值的方法得到迭代运算的调整规则。K-means算法以欧式距离作为相似度测度，它是求对应某一初始聚类中心向量V有分类，使得评价指标J。算法采用误差平方和准则函数作为聚类准则函数。K-means算法是很典型的基于距离的聚类算法，采用距离作为相似性的评价指标，即认为两个对象的距离越近，其相似度就越大。该算法认为簇是由距离靠近的对象组成的，因此把得到紧凑且独立的簇作为终目标。

　　本文通过反向应用K-means聚类算法，即k已知的情况下，充分利用其分选的精准性和高效性，对侦察截获的含有随机脉冲的雷达全脉冲数据进行分选，评估随机脉冲干扰的效果，得出了随机脉冲干扰信号参数的有关特点。

　　（2）将待分类的N个对象按照距离原则分化给k类中的某一类；

　　（3） 计算重新分类后的各类心；

　　（4） 如果此时的类心和上一步的类心相同，则结束，否则p=p+1，转到第（2）步。

　　算法的实现过程满足了准则函数的收敛特性。通常采用平方误差准则，其定义为：

　　1.2 数据归一化

　　脉冲描述字（PDW）是描述脉冲雷达信号的重要方法，包括脉冲到达时间（TOA）、脉冲宽度（PW）、脉冲幅度（PA）、信号载频（RF）以及到达方向（DOA）等参数。雷达信号分选就是利用信号特征参数的相关性来实现的。实际运用中，DOA参数主要用于预分选来稀释信号。

　　为了避免接收的各信号数据参数在量纲上的不同而带来的聚类效果影响，首先要对各采集的数据进行归一化处理，使其分布在[0,1]之间。

　　1.3 仿真验证

　　仿真环境：为验证算法的准确性，模拟某一方向同一时间段的四部雷达全脉冲数据，如表1所示。

　　分选结果如图1所示。终分选数据为四组，脉冲数量分别为100、200、250、200，与每部雷达脉冲数据吻合，达到的分选效果。

　　2 随机脉冲干扰

　　随机脉冲为脉幅、脉宽、载频和重频随机变化的脉冲。电子侦察装备截获的雷达全脉冲数据中有一定比例的随机脉冲，并且随机脉冲在脉幅、脉宽、载频上与雷达脉冲信号存在的重叠，必然会对终的分选识别造成一定影响。

　　2.1 干扰效果评估准则

　　建立合理的干扰效果评价准则是评估干扰效果的关键。分选结果中干扰信号所占百分比在一定程度上反映了干扰效果。公式如下：

　　e为干扰信号比重，N为分选结果中脉冲数量（含干扰脉冲与雷达脉冲）， n为雷达脉冲数量。e数值越大，即干扰脉冲比重越大，说明干扰效果越好：反之，干扰效果越差。

　　2.2 脉冲干扰效果仿真

　　（1）仿真环境1:某一方向同一时间段所接收的全脉冲数据，其中包括一部雷达与一部干扰机。两者参数如表2所示。分选结果如图2所示。分选数据：N=202,n=87,由此e=57%，分选错误率为57%， 达到一定的干扰效果。

　　（2）仿真环境2：干扰机脉冲数改为为500，其余与仿真环境1同。分选结果如图3所示。分选数据： N=250,n=84，由此e=66%，分选错误率达66%，干扰效果较仿真环境1好。

　　（3）仿真环境3：干扰机脉宽改为2.5μs～3 μs，其余与仿真环境1相同。分选结果如图4所示。分选数据：N=165,n=90，由此e=45%,分选错误率达45%，干扰效果较仿真环境1差。

　　由上面三种仿真环境分析可知：在干扰脉冲参数一定的情况下，干扰脉冲数多时，干扰效果有一定改善；干扰脉冲数一定时，干扰脉宽改变也会影响干扰效果。由以上数据可知，参数归一化后，载频、脉宽、脉幅压缩至0～1，分选时三者代表的参数无太大意义。（1）干扰脉冲数对e的影响：仿真环境与仿真环境1相同，干扰脉冲数从100～1 000,即重频比100/100～1 000/100。由于在每组仿真参数下，e有一定的波动性，因此在每组仿真环境下模拟10次取平均。干扰效果如图5所示。

　　（2）脉宽对e的影响：仿真环境与仿真环境1相同，干扰脉冲平均脉宽从1.8μs~3.4 μs。干扰效果如图6所示。

　　（3）载频对e的影响：仿真环境与仿真环境（1）相同，干扰脉冲载频从2 400 MHz~2 700 MHz。干扰效果如图7所示。

　　（4）脉宽、载频对e的综合影响：仿真环境与仿真环境（1）相同，干扰脉冲平均脉宽从1.8 ?滋s~3.2 ?滋s,载频从2 400 MHz~2700 MHz。

　　由以上分选效果评估图分析可知：在干扰信号参数一定情况下，分选错误率随重频比增大而增大，但分选错误率增加逐步减小；其他参数不变情况下，干扰脉宽在2.2 μs～3.1 μs、载频在2 500 MHz～2 630 MHz内时分选错误率才达到70%以上有较好的干扰效果，在此区间外基本无干扰效果。

　　本文通过对k已知前提下的K-means聚类雷达信号分选算法的验证，建立了分选错误率评估标准作为评。

　　价干扰效果的准则，利用对含有随机脉冲干扰的雷达全脉冲数据进行分选，得出较佳干扰效果时随机脉冲信号的特点，为随机脉冲干扰的工程应用提供了理论依据。随机脉冲干扰作为雷达对抗干扰的一个重要方法，其应用于对抗雷达侦察装备依然有广阔的发展前景。