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电子侦察是夺取现代电子战胜利的重要保障,也是一个国家军事实力的重要标志。现在我国周边国家和地区正在加速装配低截获概率(LPI)雷达武器系统,导致我国面临的战场电磁环境越发复杂。针对当前情况,现有电子战侦察系统已经很难应对低截获雷达带来的威胁,具体表现在:当前的复杂电磁环境以及LPI雷达功率管理技术的应用,导致现有侦察装备对于LPI雷达信号截获困难;LPI雷达采用了复杂的波形设计,导致目前的侦察机很难识别信号调制类型;还未能实现对于LPI信号处理的工程化。 本文针对现有的电子侦察系统理论和技术无法满足战场电磁环境的威胁感知需求这一重大难题,探索对于低截获概率辐射源的信号的检测与识别问题。首先对LPI雷达的检测与识别相关研究现状进行总结梳理,在对 LPI雷达波形特性进行分析的基础上,基于MATLAB设计了LPI信号产生软件对典型LPI信号进行仿真;提出了一种强背景噪声条件下的LPI信号联合检测算法;提出改进的特征提取算法及分类器,实现了对典型 LPI信号的分类识别;并设计了基于 DSP(TMS320C6678)的信号识别系统。具体研究内容如下: 1.首先以模糊函数为分析工具对LPI雷达信号的特性进行了分析,对其低截获性能进行讨论,并在此基础上基于MATLAB图形交互界面设计了LPI雷达信号产生软件,用来产生常用的LPI雷达信号,对其完成时频变换以配合后续章节中信号处理算法的研究。用此软件产生的信号以及时频图像均作为后续章节的算法输入。 2.提出了低信噪比条件下LPI信号联合检测方法。对于重点监视频带以及信号密度小的截获情况下提出对信号的模糊函数进行径向积分变换来获取能量积分峰值,并基于形态学处理提出改进的顶帽变换来对噪声引起的检测结果起伏进行抑制,突出信号尖峰,提高算法在低信噪比下的适应性。在信号密度大的截获情况下,通过非相参积累来改善检测性能,设计了周期径向积分变换检测算法,充分利用信号的周期分量来进行能量的积累。所提出的算法在保证了对于微弱信号的检测能力的前提下,减少了当前LPI检测算法的计算量,提高了处理能力,为实际工程化应用提出了可行的思路。 3.改进了一种信号调制类型识别方法。在对信号检测成功的基础上对其进行时频变换,首先通过基于边际频率分布的调制能量自动截取算法对时频图像进行预处理,来减少图像的冗余信息以及噪声的干扰,并保留低频LPI信号的低频调制成分,再通过动态门限去噪来进一步去除噪声干扰。利用改进的LPQ(Local Phase Quantization,局部相位量化)算子特征矢量提取方法对预处理后的时频图携带的信息进行提取,讨论了BPR的超多面体构建方法,通过改进的 BPR分类器来进行截获信号的 LPI调制类型识别,在低信噪比下对识别结果进行了准确输出。 4.提出了基于并行多核DSP TMS320C6678处理器的信号识别系统的硬件架构。设计了多 DSP的并行处理架构以及雷达信号识别的基本流程。提出了混合模型下的TMS320C6678多核并行调度方案,根据实际侦察环境要求对各DSP的多核处理任务进行了划分,并设计了详细的片间和片内的数据共享方式,经过了实际工程化验证证明了该结构的有效性。