[發明專利]一種序列脈沖信號快速自動提取方法

有效

• 申請號: 201310395448.3
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103487788A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 戰云;韓民;丑振東;張超;孟慶立;詹永衛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種從雷達信號、跳頻信號等連續脈沖序列的通信信號中準確提取單個脈沖的序列脈沖信號快速自動提取方法。

背景技術

脈沖信號是內容豐富、表現最生動、最具代表性的一類信號，用于通信、雷達、導航、電視、生物醫學和儀器儀表等諸多領域。由于脈沖信號常用波形參數描述其具體特性指標，因此一般采用波形描述方式。為了實現從時域、頻域、調制域等各個角度對信號的有效特征進行提取和描述，就必須首先從連續的脈沖序列中提取出單個脈沖。對于雷達脈沖信號，在電子情報偵察系統和電子志愿系統中對其進行分割提取也是必不可少的環節。只有在分割提取的基礎上才能對雷達輻射源信號的參數進行分析和提取。

雷達信號、跳頻信號等通信信號為連續的脈沖序列，要提取出單脈沖，就需要對接收到的連續脈沖序列進行分割，提取出單個脈沖，然后進行后續分析處理。對脈沖的提取方法一般是先設定一個判決閾值，根據閾值提取脈沖，如果當前存在一個高于閾值時間的視頻信號，并且該信號能保持在閾值上一段時間，則當前點為一個有效脈沖位置，然后對有效脈沖進行提取，記錄其上升沿、下降沿、幅度參數，最后進行脈沖定位。這種方法具有很大的局限性：閾值的計算會存在很大誤差，如果判決閾值過高，則會出現漏檢，如果判決閾值過低，往往會使噪聲峰值超過識別閾值，從而出現虛警，這種局限性會嚴重影響脈沖的準確提取。隨著多變、快變的電磁信號環境日益復雜和密集，這些傳統的脈沖分割和識別方法已顯得難以勝任，會出現參數門限過寬和過窄而造成嚴重的虛警和漏檢現象，其主要原因是傳統的脈沖分割方式只利用了脈沖的外部特征信息，且測量精度不高，不能很好的應用于十分復雜的各類電磁信號中。

現有的脈沖提取的方法一般是先提取雷達信號的包絡幅值，對雷達包絡幅值進行平滑濾波，對濾波后的包絡幅值按照現有K均值算法進行K均值聚類，得到雷達包絡幅值的脈沖信號部分的聚類中心和噪聲部分的聚類中心，取兩個聚類中心的均值作為最佳閾值，根據最佳閾值將信號分為脈沖信號和噪聲部分，由此得到各個脈沖的起始位置和結束位置，然后根據得到的起始位置和結束位置對脈沖位置進行壓縮或者擴展的調整，調整的長度根據需要設定或采用默認值，根據調整后的脈沖位置提取出脈沖信號。現有的分割方法效率低，已不能適應高度密集的和復雜多變的脈沖環境。圖1示出了現有技術中基于自適應閾值的脈沖提取方法的流程圖，公布號為CN101762808A的專利“基于自適應閾值的雷達脈沖提取方法”即采用此種方法來實現。

如圖1所示，現有技術對濾波后的包絡幅值按照現有K均值算法進行K均值聚類，得到雷達包絡幅值的脈沖信號部分的聚類中心和噪聲部分的聚類中心，取兩個聚類中心的均值作為最佳閾值。上述基于K均值算法計算閾值的雷達脈沖提取方法具有很大的局限性，主要表現為：第一，利用K均值聚類算法的過程首先要為每個聚類確定一個初始的聚類中心。聚類的性能與初始聚類中心的選取有關。初始聚類中心的確定對聚類結果，聚類收斂時的影響很大，不合適的初始值常常會使結果收斂到一個不希望的極小點，并影響收斂速度。目標函數在每個局部極小點周圍均有一個吸引域，如果選擇的初始值處在該域中距離吸引子很近的位置，則優化過程收斂到該極值點速度很快，反之會導致較慢的收斂速度。如果初始值在吸引之外，則優化過程可能收斂到其他局部極小點上，得到一個不合理的聚類結果。

第二，K均值算法在下近似和邊界區域的均值的計算過程中，算法都只是將對象相加再除以相應區域內的對象個數，即認定每個數據對象的權重是相同的。實際中位于數據密集區域和稀疏區域的對象對簇均值的計算重要性是不同的，若在對簇均值的計算過程中根據每個數據點所在區域的密度調整權重，得出的均值點能更好的代表這個簇。同時，K均值算法采用的固定的下近似權重wl及上近似權重wb，參數wl控制著下近似中的樣本對聚類中心影響程度，參數wb控制著上近似中的樣本對聚類中心影響程度，聚類是一個動態過程，隨著聚類過程前期到后期上近似和和下近似的變化，固定經驗權重無法很好適應聚類前期和后期的特點，同時該算法容易受到異常噪聲點的干擾，少量的該類數據能夠對平均值產生極大的影響。

上述局限性會嚴重影響最終確定的閾值的準確性，而閾值又會影響脈沖與噪聲的判定，從而影響脈沖起始和結束位置的確定。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于FIR濾波的序列脈沖信號快速自動提取方法，適用于從連續的脈沖序列中提取出單脈沖，并且不受噪聲和閾值的局限。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種序列脈沖信號快速自動提取方法，包括如下步驟：