[發(fā)明專利]一種基于勢距圖聯(lián)合PCA與改進云模型的雷達信號分選方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110836585.0
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113625242B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 戚連剛;王亞妮;國強;劉立超;李明松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于勢距圖聯(lián)合PCA與改進云模型的雷達信號分選方法。主要研究了多模雷達信號分選中“增批”問題的解決方法，即將一種雷達的不同調(diào)制模式分選為多部雷達的問題。所述方法包括：利用勢距圖對多模式雷達信號進行預分選；通過PCA提取預分選后的主要特征作為雷達信號的新特征；利用改進云模型理論來計算數(shù)據(jù)簇之間的隸屬度關系，并設定了簡單高效的分類評價標準完成了多模雷達信號的分選。本發(fā)明的方法可以提高多模雷達信號的分選準確率，解決多模雷達信號分選中存在的“增批”問題，并在一定程度上提高了多模雷達信號分選的效率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于勢距圖聯(lián)合PCA與改進云模型的雷達信號分選方法，是一種將一種雷達的不同調(diào)制模式分選為不同的雷達，即“增批”問題的解決方法，是屬于雷達信號分選領域。

背景技術

現(xiàn)代電子戰(zhàn)場上，多模雷達已成為主要雷達，具有多種工作方式和復雜的調(diào)制波形。截獲的多模雷達信號往往很難分選，因此短時間內(nèi)很容易將一種雷達不同的工作模式分選為不同的雷達。這對后續(xù)雷達信號的識別造成了很大的困擾，從而直接影響了電子戰(zhàn)的效果。因此，如何對多模雷達信號進行快速準確的分選一直以來是電子戰(zhàn)領域一個非常重要的問題。

針對這一問題，近年來常用的方法是在脈內(nèi)和脈間提取各種特征，基于這些特征對信號進行分選。在利用脈間參數(shù)分選方面，主要的特征包括脈沖描述字(Pulse?DeionWord，PDW)和脈沖重復間隔(Pulse?Repetition?Interval，PRI)。在分類方法上，主要包括聚類、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和支持向量機(Support?Vector?Machine，SVM)等。以上這些方法可以在低信噪比下實現(xiàn)多模雷達信號的分選。但是在分選過程中，普遍缺少對分選結果的評判過程。因此在短時間內(nèi)不可避免的會出現(xiàn)將一種雷達的不同調(diào)制模式分選為多部雷達的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請發(fā)明針對多模雷達信號分選的“增批”問題，提出基于勢距圖聯(lián)合PCA與改進云模型方法。本發(fā)明首先利用勢距圖對雷達信號進行預分選，信號數(shù)據(jù)點被聚類成不同的數(shù)據(jù)簇，再利用PCA進行主特征提取和構建，最后對云模型理論進行改進，計算數(shù)據(jù)簇與數(shù)據(jù)簇之間的隸屬度關系，解決多模雷達信號分選的“增批”問題。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，步驟如下：

步驟一：構建數(shù)據(jù)場，利用數(shù)據(jù)場對密度峰值聚類算法進行改進，解決聚類算法中截斷距離r需要人工經(jīng)驗設定的問題；

步驟二：利用勢能值剔除干擾點；

步驟三：利用勢距圖選擇出聚類中心，進而完成雷達信號預分選；

步驟四：利用主成分分析(PCA)提取主要特征，從而構建出新特征F；

步驟五：基于新特征F利用改進的云模型理論分析數(shù)據(jù)簇與數(shù)據(jù)簇之間的隸屬度關系，解決多模雷達信號分選的“增批”問題。

本發(fā)明還包括這樣一些結構特征：

1.步驟一具體為：

形成數(shù)據(jù)場的函數(shù)模型如下所示：

其中，代表第i個數(shù)據(jù)在位置x中的勢能值；代表位置x處的勢能值；m_i代表每個數(shù)據(jù)的質(zhì)量；假定每個數(shù)據(jù)質(zhì)量相等，且滿足數(shù)據(jù)質(zhì)量和為1；σ代表數(shù)據(jù)場的影響因子。

數(shù)據(jù)場的勢能函數(shù)和高斯核函數(shù)非常相似，只不過前面多了一個數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念。勢能函數(shù)中影響因子σ的位置便是密度峰值聚類算法中截斷距離r的位置。只要找到一種σ的方法，再通過分析r和σ的關系，那么便確定了r的大小，從而解決r需要人工經(jīng)驗判定的問題。在σ的選擇問題上，目前應用最廣泛的是求勢熵關于影響因子σ的一元函數(shù)的最小值，此時求得的σ對應的數(shù)據(jù)場穩(wěn)定性最高。具體如下所示：

其中，為標準化因子；為每個點處的勢能值。