基于多侦察接收机条件下的雷达信号分选方法

钱志亚，李 鹏

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101)

0 引 言

侦察机装备通过天线接收雷达辐射的脉冲描述字(PDW)信号，经过分选处理生成合批后的辐射源描述字(EDW)数据，最后在界面上显示，供操作员进行决策。在对侦察机装备的操作训练中，如果用列装的雷达装备进行实物训练，训练成本高且容易泄密。因此通过向侦察机装备推送由半实物仿真系统生成的PDW数据或EDW数据来进行训练，就很有用。与实物训练相比可节省资金和时间，与纯数字仿真生成的EDW数据或PDW数据相比训练效果更贴近实际。

本文主要讲解了PDW数据、EDW数据在软件方面的分选处理过程，如何把一个静态的信号环境变成一个动态的信号环境[1-2]。

1 系统架设

该半实物仿真系统主要包括雷达信号环境模拟分系统(含信号显控计算机和多个信号模拟器)、侦察仿真分系统(含侦察显控计算机和PDW存储处理计算机)、导控计算机、通用头侦收设备(简称通用头)、数据流转换设备、各侦察机装备模拟器(简称侦察机)以及一个暗室环境，本系统可以同时针对多个侦察机分别生成对应的EDW数据和PDW数据。

导控计算机分别和信号显控计算机、侦察显控计算机网络连接，信号显控计算机和各信号模拟器网络连接。

侦察显控计算机和PDW存储处理计算机、各侦察机网络连接。

通用头和数据流转换设备通过低压差分信号(LVDS)总线连接。

数据流转换设备和各侦察机通过LVDS总线连接，和PDW存储处理计算机通过光纤连接，PDW存储处理计算机上安装数据采集卡。

各信号模拟器的发射天线安装在暗室四周，同一个频段的模拟器要相互错开，至少相距20°以上，通用头安装在暗室中间转台上，需测量各发射天线和通用头的安装角度。

在导控计算机上设置战情态势、气象信息、各平台及各侦察机的运行轨迹，每个平台上有若干个雷达信号。导控计算机对设置好的雷达信号分配通道，每个雷达信号设置2个幅度值Pa1和Pa2，Pa1是控制雷达信号模拟器产生信号时使用；Pa2是雷达信号在平台上发射时的信号幅度，在解算侦察机收到的实际信号幅度时使用。系统架构图如图1所示。

图1 系统架构图

2 实时数据采集与显示

导控计算机初始化下发战情态势，信号显控计算机收到雷达信号参数后，分配到各通道。侦察显控计算机收到气象信息、雷达信号参数和侦察机与平台的初始位置信息后，创建雷达真值文件，把侦察机和平台的位置信息保存到数组向量中，等待导控计算机的开始命令。

训练开始后，各信号模拟器通过天线向暗室中的通用头发送复杂电磁环境信号(脉冲描述字PDW)。通用头收到PDW后，实时发送给数据流转换设备，由其进行实时处理并转发给各个侦察机，同时通过光纤将PDW数据发送给PDW存储处理计算机进行保存。

各侦察机收到PDW数据后，进行数据融合处理，生成EDW数据并发送给侦察显控计算机进行显示和保存。在界面中显示各侦察机的EDW数据信息，显示各信号的批号、方位、载频、重复周期、脉宽和信号幅度。

运行过程中导控计算机可执行参数修改、模式切换、信号开关机等操作，该操作同时发送到信号显控和侦察显控计算机。信号显控计算机负责控制信号模拟器对雷达信号进行导调，侦察显控计算机对被导调雷达的信号参数和时戳进行保存。

训练结束后侦察显控计算机保存EDW数据、轨迹数据以及雷达信号真值数据。

3 EDW分选处理

侦察机的EDW数据基本上包含新增报文(含批号、载频、重复周期、脉宽、方位和幅度等信息)、更新报文(含批号、方位和幅度等信息)和消失报文。EDW分选处理是对EDW数据与雷达信号真值进行匹配，找到对应平台，更改方位和幅度，插入更新报文，判断视距和幅度。

若某批号与侦察机视距小于所在平台与侦察机距离，或侦察机侦收的信号幅度小于灵敏度，该批号要删除。匹配失败则认为是杂乱信号，报文不变。另外还可进行信号删除、修改、插入3种操作，最后对批号重新编排。EDW的分选处理流程如图2所示。

图2 EDW分选处理流程图

融合后的EDW报文和雷达信号真值的匹配过程是最重要的步骤，理想情况是某个批号的方位和某个雷达信号真值所在通道的方位接近，时域也匹配，同时频率、重复周期、脉宽参数也很接近，则该批号和雷达信号真值匹配成功，且为主信号。

但实际情况可能1个雷达信号真值有多个EDW报文对应，且出现增批现象。因此自动匹配时先找符合四大要素的主信号，剩下未匹配成功的EDW报文中再找出方位增批、频率增批、重复周期增批和脉宽增批信号。自动匹配完成后弹出匹配结果对话框，匹配结果如图3所示，可手动调整匹配结果。

更新EDW报文的方位和幅度时，根据时戳读取轨迹数据，解算出该时刻平台相对侦察机的方位和距离信息。

根据雷达信号频率、幅度Pa2、气象信息和距离，解算该时刻侦察机收到的实际信号幅度，替换原报文中的方位和幅度值。由于暗室中雷达信号的方位和幅度比较稳定，因此侦察机的更新报文很少，甚至没有。但实际战情态势中，各平台和侦察机都在运动，方位和幅度也在变化，因此需插入多个更新报文。

4 PDW分选处理

PDW数据处理时，1次读取1 s的PDW数据，每个PDW包含到达时间(TOA)、载频、脉宽和方位值。将PDW数据与雷达信号真值进行参数匹配，时间、方位、载频和脉宽都符合的认为是主信号。

图3 EDW匹配结果

找到对应的平台，判断视距和幅度，如果某个PDW超视距或解算出侦察机侦收到的实际信号幅度小于侦察机的灵敏度，则该PDW也要删除。更改每个PDW的方位和幅度。匹配失败则认为是杂乱信号，不进行处理。另外分选处理还能完成信号删除、参数修改、插入3种操作。

根据各平台与侦察机的轨迹数据，解算出当前时刻每个平台相对侦察机的方位和距离，并解算出每个雷达信号真值在侦察机位置的实际幅度，以及每个雷达信号真值与侦察机的视距大小。

修改雷达信号真值的重复周期参数时，遍历所有PDW，将对应的原PDW先删除，然后按新的重复周期插入新PDW，若对应的时间位置没有空隙,则该PDW丢弃。插入新的雷达信号真值时，按重复周期插入PDW，若对应的时间位置没有空隙则该PDW丢弃。更新匹配成功PDW的方位时，方位采用插值算法，根据1 s前后平台的不同方位值，可以推算出中间某个时间段的具体方位值。PDW的分选处理流程如图4所示。

5 结束语

要想达到较好的EDW数据和PDW数据分选处理效果，设置战情态势时各雷达信号真值相互之间的频率参数要尽量错开，若错不开需要分配到不同的通道，同频段的各通道在暗室中的方位要错开20°以上，避免方位判断模糊。另外分选处理效果还和信号模拟器的信号生成质量、通用头的侦收能力以及各侦察机的分选能力有关。

如果更换侦察机和平台轨迹，就可以模拟生成一个新的动态环境态势数据。

经过多轮测试，本系统在复杂信号环境下EDW的自动匹配率能够达到80%以上，加上人工匹配功能，对漏配的EDW进行手动调整，最后能达到满意的分选处理效果。

图4 PDW分选处理流程图