[发明专利]基于多层感知机MLP的相控阵雷达工作模式识别方法

说明书

本发明公开了一种基于多层感知机的相控阵雷达工作模式识别方法，主要解决现有的相控阵雷达工作模式识别技术分析不全面且识别率不高的问题。其方案为：用商用软件仿真生成相控阵雷达不同工作模式下的空域信号数据集；对该数据集信号进行特征提取，并对每条样本所属的工作模式进行编码后以特征矩阵的形式输出；将特征矩阵分为训练集和测试集；设置多层感知机网络相关参数；用训练集数据训练多层感知机网络，并得到最优化的多层感知机网络；将测试集信号送入得到的多层感知机中，输出每个测试信号的预测工作模式类别。本发明弥补了相控阵雷达工作模式识别技术的空缺，能显著提高识别准确率，可用于复杂电磁环境下的相控阵雷达工作模式识别。

技术领域

本发明属于电子对抗技术领域，特别涉及一种相控阵雷达工作模式识别方法，可用于电子情报侦察、电子支援和威胁告警系统中。

背景技术

随着电子信息领域的发展，电子对抗在电子情报侦察、电子支援和威胁告警系统中发挥着重要作用，相控阵雷达工作模式识别是电子对抗中的重要环节。

随着电子对抗中电磁环境变得日益复杂，雷达辐射源数目繁多、空间分布范围广阔，使得信号在时域与频域混叠的情况日渐增加，在较短的时间内出现的雷达信号多达数万乃至数十万，在某一时刻也会同时出现大量的信号。除此之外，区别于传统的机械扫描雷达，现代相控阵雷达因其独特的天线扫描方式和众多优点，已成为各国争先发展的重点。相控阵雷达以电扫描的方式通过计算机控制各辐射单元的馈电相位，利用电磁波的干涉原理实现波束在空间的扫描，因此可以实现灵活的波束发射及数据的快速处理，另外，因其具备的多目标处理、多功能及高度自适应能力，使得相控阵雷达往往具有多种工作模式，而每种模式对目标具有不同的威胁程度。如何利用截获的情报判别相控阵雷达的工作模式，从而对相控阵雷达的威胁度进行评估，已成为电子侦察的重要内容，也是实施精确干扰的前提。综上所述，相控阵雷达工作模式识别是判别辐射源威胁程度的重要因素，能为后续干扰资源的合理分配提供支持，因此，正确识别相控阵雷达的工作模式具有重要意义。

电子科技大学的陈卓于2015年4月在其硕士论文《新体制雷达工作模式及状态建模与分析》提出了基于幅度数据的K值特征分析法，其从功能角度界定工作模式，通过分析不同工作模式下雷达的扫描规律，从而在幅度数据特征和全脉冲数据段方面实现对搜索和跟踪模式的判定，该方法所说利于工程实现，但由于仅分析了三种工作模式且选取的识别参数较少，而且缺乏对所选参数的联合特征和雷达工作模式的内在联系的详细分析，因而会造成对全脉冲数据中和雷达工作模式有关信息的遗漏，而且低信噪比下的识别率有待提高。

空军工程大学的董晓璇、程嗣怡、陈游和中国人民解放军95503部队的赖建萍于2018年12月在期刊《电子测量与仪器学报》上发表的《雷达工作模式识别的PSO_DPNN方法》一文中提出了一种基于粒子群优化算法PSO的离散过程神经网络的识别方法，其首先通过对雷达信号的句法进行建模提取雷达短语，然后构建离散过程神经网络并采用粒子群优化算法PSO对网络参数寻优，最后应用训练完成的网络对雷达短语进行识别。该方法的不足之处是，对不同工作模式下雷达信号的特点分析不深，且未利用不同工作模式下信号特征参数与雷达工作模式之间的联系，而且低信噪比下的识别率有待提高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于多层感知机MLP的机载相控阵雷达工作模式识别方法，以提高识别准确率。

实现本发明目的的技术思路是：通过深入分析相控阵雷达各种工作模式下辐射信号的特点，对不同工作模式下辐射的信号进行多维度特征提取，并将提取到的多维特征送入经过优化后的多层感知机网络，获得识别结果，其实现步骤包括如下：

1)用MATLAB软件仿真生成相控阵雷达空域信号的数据集，该数据集信号包括速度搜索模式信号、高重频边测距边搜索模式信号、中重频边测距边搜索模式信号、边搜索边跟踪模式信号、搜索加跟踪模式信号、单目标跟踪模式信号和态势感知模式信号这七种信号，其中每种信号从5dB到20dB每隔5dB信噪比生成1000个样本；

2)对上述数据集进行预处理：