雷达天线扫描类型的自动分析

徐钦 张什永 李臻

摘 要：对雷达天线扫描类型的正确分析，是识别雷达工作状态、判断雷达威胁程度的重要依据，对于电子对抗具有重要意义。本文提出了一种用于雷达天线扫描的分析算法，可以自动分析的雷达天线扫描类型，可用于识别雷达工作状态及威胁程度

关键词：天线扫描类型；信号处理；雷达信号

1 概述

天线扫描简介：天线作为雷达的重要组成部分，主要用于辐射和接收电磁波能量，天线扫描类型的分析对于电子对抗具有重要意义。在电子战处理中，对敌方雷达天线扫描的正确分析，是识别雷达类型和工作状态的重要依据[1]；同时，天线扫描分析是威胁程度判断处理中的一个重要参数[2]。天线扫描方式分为两种：机械扫描和电子扫描。其中，机械扫描方式是基于雷达天线的机械转动对不同方位进行扫描，天线的转动通常是按照一定的周期进行重复[3]，主要扫描类型包括圆周扫描、平面扇形扫描、圆锥扫描、螺旋扫描和栅状扫描[4]等。

2 天线扫描类型分析

2.1算法原理

天线扫描自动分析流程，包含4个部分：数据预处理、扫描周期分析、波形特征参数提取以及扫描类型识别。

步骤1）数据预处理，首先采用平滑处理进行去噪，然后采用插值方法补全缺失的全脉冲数据点。并进行归一化和重采样等预处理，以去除不同扫描类型的个性化差异，避免信号幅度和采样率对特征提取的影响。

步骤2）特征参数提取，包括扫描周期、峭度、主瓣个数、脉冲群主瓣峰值幅度变化、主瓣间隔变化、主副瓣增益比。

步骤3）扫描类型识别，根据特征参数，采用决策树算法进行扫描类型的分类识别。

2.2扫描类型识别

依据上文所提取的各种特征参数，本文采用了決策树分类器进行扫描类型的识别，具体流程如下所示。

步骤1）判断“未知”类型。根据主瓣个数参数，可以判断是否从信号中有提取出主瓣峰值：若有主瓣峰值，则进一步分析；若无峰值，则将扫描类型判定为“未知”。

步骤2）若不是上一步的类型，则进一步判断“圆锥”扫描类型。若已提取出主瓣峰值，则判断峭度是否小于阈值1.5，且扫描周期是否小于阈值0.5，若都满足则认为是圆锥扫描。因为圆锥扫描的全脉冲数据点分布比较集中，且扫描周期量级为0.01～0.1秒。

步骤3）若不满足上一步条件，则进一步判断“圆周”扫描类型。如果主瓣个数等于1，则可以判断为圆周扫描，因为其他扫描类型一个周期内不止1个主瓣。

步骤4）若不满足上一步条件，则进一步判断“扇形”扫描类型。如果脉冲群主瓣间幅度变化小于阈值0.12（归一化幅度），则可认为是平面扇形扫描，一个周期内有两个相同幅度的主瓣。

步骤5）若不满足上一步条件，则进一步判断“螺旋”和“栅状”扫描类型。如果脉冲群主瓣间隔变化小于阈值0.15秒，则可判断为螺旋扫描；若大于阈值，则判断为栅状扫描类型。因为螺旋扫描产生的脉冲群峰值会在固定时间间隔后出现，而栅状扫描产生的峰值出现时间间隔是不固定的。

3 结论

本文提出的雷达天线扫描信号的自动分析算法，能够有效提取天线扫描类型，有助于后续识别雷达工作状态及威胁程度。

参考文献：

[1]李程，王伟，施龙飞，等.雷达天线扫描方式的自动识别方法[J].国防科技大学学报，2014，36（3）：156163.

[2]王燕，朱松，译.David Adamy.EW101： A First Course in Electronic Warfare [M].北京：电子工业出版社，2009：6670.

[3]康志勇，李先茂，张范军.雷达天线扫描周期精确测量技术研究[J].航天电子对抗，2015，31（1）：6264.

[4]Billur Barshan & Bahaeddin Eravci. Automatic Radar Antenna Scan Type Recognition in Electronic Warfare [J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2012， 48（4）：29082931.