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Dirichlet过程混合模型驱动的多站时差信号分选方法

陈金立 王延杰 樊宇 李家强

陈金立, 王延杰, 樊宇, 李家强. Dirichlet过程混合模型驱动的多站时差信号分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250191
引用本文: 陈金立, 王延杰, 樊宇, 李家强. Dirichlet过程混合模型驱动的多站时差信号分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250191
CHEN Jinli, WANG Yanjie, FAN Yu, LI Jiaqiang. Signal Sorting Method Based on Multi-station Time Difference and Dirichlet Process Mixture Model[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250191
Citation: CHEN Jinli, WANG Yanjie, FAN Yu, LI Jiaqiang. Signal Sorting Method Based on Multi-station Time Difference and Dirichlet Process Mixture Model[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250191

Dirichlet过程混合模型驱动的多站时差信号分选方法

doi: 10.11999/JEIT250191 cstr: 32379.14.JEIT250191
基金项目: 国家自然科学基金(62071238),江苏省自然科学基金(BK20191399),江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX25_1645)
详细信息
    作者简介:

    陈金立:男,教授,研究方向为雷达辐射源信号分选、MIMO雷达信号处理

    王延杰:男,硕士生,研究方向为电子侦察与雷达信号分选

    樊宇:男,硕士生,研究方向为辐射源特征提取与识别

    李家强:男,副教授,研究方向为雷达信号处理

    通讯作者:

    陈金立 chen820803@yeah.net

  • 中图分类号: TN971

Signal Sorting Method Based on Multi-station Time Difference and Dirichlet Process Mixture Model

Funds: The National Natural Science Foundation of China (62071238), The National Nature Science Foundation of Jiangsu Province (BK20191399), The Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province (KYCX25_1645)
  • 摘要: 现有的多站时差信号分选方法依赖辐射源数目或脉冲参数测量误差等先验信息,并且无法对配对失败的脉冲进行准确分选。针对这一问题,该文提出一种Dirichlet过程混合模型(DPMM)驱动的多站时差分选方法。该方法首先引入时差窗与多参数约束条件,实现大部分脉冲的成功配对,同时部分脉冲会由于脉冲丢失与噪声干扰而配对失败;接着,采用DPMM对配对成功后获得的到达时差信息进行聚类分析,从而实现对配对成功脉冲的分选,并构建雷达脉冲集合;最后,通过计算配对失败脉冲相对于脉冲集合的归属度,完成对配对失败脉冲的归类。仿真结果表明,与现有方法相比,该方法无需事先确定辐射源数目或参数测量误差等参数,且在脉冲丢失和干扰严重的情况下,仍能保持较高的分选准确率。
  • 图  1  多站协同侦察场景图

    图  2  脉冲时差窗配对原理图

    图  3  实际混合脉冲序列图

    图  4  基于Dirichlet过程混合模型的多站时差分选方法框图

    图  5  单一模型与混合模型拟合效果对比图

    图  6  分选正确率随TOA测量误差的变化曲线

    图  7  分选正确率随丢失率的变化曲线

    图  8  分选正确率随干扰率的变化曲线

    图  9  不同场景下各算法分选正确率比较

    表  1  场景1中雷达参数表

    雷达序号 位置坐标(km) PRI(μs) PW(μs) CF(MHz) BW(MHz) 发射脉冲数
    E1 ($ - $6.0, 0) 350抖动 11固定 2 500固定 7.8/7.9跳变 185
    E2 ($ - $4.7, 1.7) 420/610参差 10/10.5跳变 2 400固定 7固定 164
    E3 ($ - $3.8, 3.2) 550固定 10.3固定 2 200/2 600跳变 6/8跳变 100
    E4 ($ - $2.5, 4.3) 1 240~1 300滑变 12.3固定 1 800固定 7.8/6.5跳变 90
    E5 ($ - $0.9, 5.5) 1 630固定 10固定 2 450~2 550滑变 8.5固定 74
    E6 (1.8, 4.5) 2 000/2 250/2 500参差 7.8/8/9.2跳变 2 800固定 5固定 61
    E7 (2.5, $ - $4.0) 5 000抖动 9.7固定 600/750跳变 4.9/5.6跳变 56
    E8 (4.6, $ - $1.8) 7 000抖动 9固定 1 500固定 3.2固定 42
    E9 (6.0, 0) 10 000固定 7.5固定 2 100~2 200滑变 5.4固定 30
    总数 802
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    表  2  接收站实际接收脉冲数

    雷达序号接收站1接收站2接收站3
    E1168160141
    E2149138136
    E3919282
    E4837878
    E5676357
    E6565352
    E7535046
    E8403540
    E9282924
    干扰脉冲14710466
    接收脉冲总数882802722
    配对成功脉冲518518518
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    表  3  基于Dirichlet过程混合模型的多站时差分选结果

    雷达
    序号
    接收站1 接收站2 接收站3
    正确
    分选脉冲
    漏选
    脉冲
    正确
    分选脉冲
    漏选
    脉冲
    正确
    分选脉冲
    漏选
    脉冲
    E1 166 2 158 2 141 0
    E2 148 1 137 1 133 3
    E3 91 0 90 2 82 0
    E4 83 0 76 2 78 0
    E5 65 2 60 3 56 1
    E6 56 0 53 0 50 2
    E7 51 2 49 1 45 1
    E8 39 1 34 1 40 0
    E9 27 1 28 1 24 0
    干扰脉冲 156 117 73
    分选正确率 98.8%
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    表  4  场景2中雷达参数表

    雷达序号 位置坐标(km) PRI(μs) PW(μs) CF(MHz) BW(MHz) 发射脉冲数
    E1 ($ - $6.0, 0) 580固定 10.3固定 2 200~2 600滑变 6~8滑变 175
    E2 ($ - $4.8, 1.8) 400/600参差 10/10.5跳变 2 400~2 500滑变 8.5固定 156
    E3 ($ - $3.5, 3.5) 1 000~1 200滑变 10.1固定 2 250/2 500跳变 7/7.8跳变 103
    E4 ($ - $2.4, 4.5) 1 240~1 300滑变 9~9.5滑变 1 800固定 6.5/7.5跳变 94
    E5 ($ - $1.3, 5.5) 1 500固定 9.2固定 1 500~2 000滑变 7固定 75
    E6 (3.5, $ - $4.5) 1 800/2 000/2 200参差 7.8/8/9.2跳变 700固定 4.8~5.4滑变 60
    E7 (2.5, $ - $4.0) 3 000抖动 8.1固定 600/750跳变 4.5/5跳变 58
    E8 (4.6, $ - $1.5) 5 000抖动 8~8.5滑变 2 150固定 4.5固定 42
    E9 (0, $ - $6.0) 6 000固定 7.5固定 2 100~2 200滑变 5~5.6滑变 30
    总数 793
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    表  5  场景3中雷达参数表

    雷达序号 位置坐标(km) 模式 PRI(μs) PW(μs) CF(MHz) BW(MHz) 发射脉冲数
    E1 ($ - $6.0, 0) 模式1 550固定 10固定 2 600~2 800滑变 8固定 216
    模式2 450/600参差 10/10.8跳变 2 800~3 000滑变 8.5固定 210
    E2 ($ - $4.0, 2.0) 模式1 1 000~1 200滑变 8.5~9滑变 2 400/2 600跳变 7.3/7.8跳变 180
    模式2 1 240~1 300滑变 9~9.5滑变 2 500固定 6.5固定 175
    E3 ($ - $3.8, $ - $3.2) 模式1 1 600固定 7.5~8.3滑变 1 100~1 300滑变 5.2/5.6跳变 160
    E4 ($ - $2.5, 4.3) 模式1 2 000/2 400参差 7.5固定 600固定 4.5~5滑变 155
    模式2 2 000固定 7~7.5滑变 750/900跳变 5固定 150
    模式3 2 400固定 8固定 1 000~1 200滑变 5.4固定 145
    E5 (2.5, $ - $4.0) 模式1 2 800抖动 8.5固定 650/780跳变 4.8/5.5跳变 125
    E6 (3.4, $ - $4.4) 模式1 2 600固定 9.3固定 1 600~1 800滑变 4固定 120
    模式2 2 500/2 700参差 9.8固定 1 700固定 4.5固定 110
    E7 (2.7, $ - $4.0) 模式1 1 700~1 900滑变 12/12.5跳变 3 500/3 600跳变 10/10.5跳变 100
    模式2 1 900~2 100滑变 12.5固定 3 600固定 10.5固定 98
    E8 (4.5, $ - $1.5) 模式1 2 500抖动 11.8固定 3 800~4 000滑变 10.8固定 70
    E9 (6.0, $ - $6.0) 模式1 2 500~3 000滑变 11固定 2 600固定 8.5~9滑变 60
    模式2 3 000固定 11~11.5滑变 2 600/2 900跳变 9.0固定 68
    模式3 4 000固定 11.5固定 3 000~3 200滑变 9.5~10滑变 55
    总数 2 197
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-03-24
  • 修回日期:  2025-08-29
  • 网络出版日期:  2025-09-09

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