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电子信息前沿技术丛书：雷达辐射源信号分析与处理

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商品名称：电子信息前沿技术丛书：雷达辐射源信号分析与处理
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精彩书摘:

　　第3章雷达信号波形与重复间隔
　　3.1本章引言
　　本章从主动雷达的角度，对雷达信号的波形以及脉冲重复规律进行深入的介绍，它们是进行雷达侦察信号分析与处理的必要基础。本章首先对现代雷达常见的信号波形进行了分析，从频谱、时频图等特征入手，对信号的脉内调制特征进行分析；在此基础上，介绍了现代雷达常见的脉冲重复间隔变化规律。
　　3.2雷达信号波形
　　3.2.1雷达信号模糊函数
　　在对雷达信号波形进行设计时，不仅需要考虑信号的低截获特性，还需要考虑信号本身所具有的分辨率、探测精度等问题，而模糊函数正是对雷达信号进行分析研究和波形设计的一个有效工具，模糊函数定义为信号复包络的时间频率复合自相关函数，以χ(τ,fd)表示，即：
　　χ(τ,fd)=∫∞-∞u(t)u*(t+τ)ej2πfdtdt（31）
　　式中，τ为回波延迟，fd为多普勒频移。根据模糊函数绘制的三维图称为模糊图，理想的模糊图是一个在原点处的冲激函数，表示只有当两个目标完全重合并且速度一致时，才无法分辨。所以，在实际的波形设计中，期望在原点处获得高的尖峰，以获得高的速度和距离分辨率。除原点尖峰外，模糊图还有可能在其他地方出现尖峰，因此模糊函数可以说明信号的混淆情况。在原点附近，等强度的轮廓线是一个区域，区域的大小决定了目标观测的精度，因此希望模糊图尽可能尖锐，以提高探测精度。模糊函数还可以说明信号的抗干扰性能，当雷达的杂波区域图与信号模糊图重叠时，根据其相对位置关系判断该信号对该杂波是否具有良好的杂波抑制特性。
　　基于以上考虑，常用来作为雷达信号波形的信号有线性调频(LFM)信号、非线性调频(NLFM)信号、伪码调相(PSK)信号、频率编码(FSK)信号以及多种方式进行复合调制信号，如伪码线性调频信号、FSK/PSK信号等。
　　3.2.2典型雷达脉内信号
　　为了适应现代战争的需求，科研人员设计出了多种复杂的雷达波形和灵活多变的调制方式。常规脉内无调制的脉冲信号在当前电子战环境中所占的比重越来越小，复杂体制雷达辐射源迅速增加并逐渐占据主导地位，这给雷达辐射源信号侦察及后续的分选识别带来了新的挑战。脉内调制是雷达信号设计者为了实现某种特定的功能，人为在信号脉冲内部进行调制。由于信号发射设备峰值功率的限制，使得大的时宽和带宽不可兼得，从而导致雷达系统的测距精度、距离分辨率与测速精度、速度分辨率与作用距离之间存在不可调和的矛盾［1］。由模糊函数理论可知，对宽脉冲信号加入脉内调制能提供大的时间带宽积，可以有效解决这一矛盾。脉冲压缩雷达正是根据这一原理而设计的，因此脉压体制是现代雷达，特别是军用雷达广泛采用的一种体制，如美国的ACWAR雷达信号采用相位编码脉冲压缩形式，主要用来截获和跟踪目标；意大利的PILOT雷达信号采用线性调频脉冲压缩形式，主要用于海上导航；美国的SANCTUAY雷达信号采用相位编码脉冲压缩形式，主要利用双基地体制完成远程监视与跟踪；美国休斯公司的AN/APQ181雷达信号采用脉冲编码压缩，主要装备在B2隐身轰炸机上。
　　雷达信号的脉内调制方式通常包括幅度调制、相位调制、频率调制以及混合调制等，如表31所示。由于雷达信号多为短脉冲制式，信号能量决定了其检测能力的大小，为充分利用雷达发射机的功率，一般不采用脉内幅度调制，而主要使用频率调制和相位调制，同时这两种体制也是具有大时间带宽积的脉冲压缩雷达主要的信号形式［2］。
　　表31常见的雷达辐射源信号脉内调制方式
　　调制方式信号类型信号描述
　　频率调制
　　线性调频信号频率随时间呈线性变化
　　频率编码信号频率随时间呈阶梯状分布
　　非线性调频信号余弦调频
　　正切调频
　　反正切调频
　　双曲线调频
　　偶二次调频频率是时间的余弦函数
　　频率是时间的正切函数
　　频率是时间的反正切函数
　　频率是时间的双曲线函数
　　频率是时间的偶二次函数
　　V型调频信号频率随时间呈V型分布
　　线性步进频率编码频率随时间呈阶梯状分布
　　……

内容简介：

本书针对雷达辐射源信号分析与处理，结合该领域的新发展，介绍雷达辐射源信号分析与处理的背景、概念、理论和方法，重点内容包括雷达辐射源信号调制方式、检测方法、参数估计方法、基于时频图像、高阶统计量的特征提取与识别等。

本书适用于高等院校信号分析与处理、雷达信号处理、电子信息工程等相关方向的高年级本科生或研究生，也可以为从事电子侦察、雷达工程、信号处理等领域的广大专业技术人员提供参考。

目录
第1章电子侦察概述
1.1电子情报基本概念
1.1.1电子侦察
1.1.2电子侦察的分类
1.1.3电子侦察与电子战
1.1.4电子情报
1.1.5电子情报的获取
1.2雷达侦察信号特点
1.2.1雷达频率
1.2.2雷达命名规则
1.2.3信号环境的特点
1.2.4信号环境的参数
1.3雷达侦察系统
1.3.1雷达侦察设备的组成
1.3.2雷达侦察设备的技术
特点
1.3.3雷达侦察设备的技术
指标
1.4雷达侦察信号分析处理
1.4.1主要问题
1.4.2雷达信号截获技术
1.4.3信号常规特征参数
1.4.4信号脉内特征
1.5本书的主要内容和架构
参考文献
第2章电子侦察作用距离与参数
限制
2.1本章引言
2.2电子侦察作用距离
2.2.1简单侦察方程
2.2.2系统损耗和损失
2.2.3电波传播过程中各种因素
对侦察作用距离的影响
2.3LPI雷达
2.4雷达信号的约束条件
2.4.1与带宽相关的距离
分辨率
2.4.2运动目标和积累时间的
限制
2.4.3时间带宽积或脉冲压缩比的
限制
2.4.4多普勒分辨率的限制
2.4.5频率捷变
2.4.6脉冲重复间隔捷变
2.4.7功率限制
2.5本章小结
参考文献
第3章雷达信号波形与重复间隔
3.1本章引言
3.2雷达信号波形
3.2.1雷达信号模糊函数
3.2.2典型雷达脉内信号
3.3脉冲重复间隔变化
3.3.1脉冲重复间隔
3.3.2PRI调制方式及特点
3.4本章小结
参考文献
第4章信号分析处理数学基础
4.1本章引言
4.2时频分析工具
4.2.1短时傅里叶变换
4.2.2魏格纳威尔时频分布
4.2.3Cohen类时频分布
4.2.4重排类时频分布
4.3高阶统计量
4.4MCMC方法
4.4.1蒙特卡洛方法
4.4.2马尔科夫链
4.4.3蒙特卡洛马尔科夫链
方法
4.5支持向量机分类器
4.5.1样本线性可分情况
4.5.2样本线性不可分情况
4.5.3多类样本分类情况
4.6本章小结
参考文献
第5章雷达侦察信号检测
5.1本章引言
5.2检测原理
5.3多相滤波器组实现信道化
5.4峰值功率检测
5.5非相干积累检测
5.6频域检测
5.7RAT检测
5.8本章小结
参考文献
第6章雷达信号参数估计
6.1本章引言
6.2线性调频信号参数提取
6.2.1线性调频信号的贝叶斯
估计模型
6.2.2MCMC算法
6.2.3仿真实验
6.3相位编码信号参数提取
6.3.1信号载频估计
6.3.2码元宽度估计
6.3.3仿真实验
6.4伪码线性调频复合信号参数
估计
6.4.1参数估计算法
6.4.2性能分析与仿真实验
6.5FSK/PSK复合信号参数
估计
6.5.1算法原理
6.5.2信号预处理
6.5.3FSK调制参数估计
算法
6.5.4PSK调制参数估计
算法
6.5.5仿真实验
6.6雷达辐射源信号瞬时频率
估计
6.6.1基于时频峰值检测的IF
估计方法
6.6.2基于时频图像形态学的IF
估计
6.7本章小结
参考文献
第7章基于时频图像特征的雷达信号
识别
7.1本章引言
7.2时频分布Rényi熵特征提取
与识别
7.2.1时频分布Rényi熵
7.2.2支持向量机分类器
7.2.3时频分布Rényi熵特征识别
性能实验及结果分析
7.3时频形状特征的提取与
识别
7.3.1时频图像形状特征
提取
7.3.2时频图像预处理
7.3.3中心矩特征
7.3.4伪Zernike矩特征
7.3.5时频图像形状特征识别
性能实验及结果分析
7.4时频图像LBP纹理特征提取
与识别
7.4.1时频图像预处理
7.4.2LBP纹理描述子
7.4.3时频图像LBP纹理特征识
别性能实验及结果分析
7.5本章小结
参考文献
第8章基于高阶统计量的雷达信号
识别
8.1本章引言
8.2基于双谱的雷达辐射源信号
识别
8.2.1双谱
8.2.2双谱的估计
8.2.3对角积分双谱特征
提取
8.2.4仿真实验及分析
8.3基于循环双谱的雷达辐射源
信号识别
8.3.1循环双谱
8.3.2基于循环双谱的特征
提取
8.3.3仿真实验及分析
8.4本章小结
参考文献

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