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面向高脉冲丢失环境的多站辐射源时差分选方法

刘俞辰 赵雅琴 吴龙文

刘俞辰, 赵雅琴, 吴龙文. 面向高脉冲丢失环境的多站辐射源时差分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260401
引用本文: 刘俞辰, 赵雅琴, 吴龙文. 面向高脉冲丢失环境的多站辐射源时差分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260401
LIU Yuchen, ZHAO Yaqin, WU Longwen. A Multi-Station Emitter TDOA Deinterleaving Method for Severe Pulse-Loss Environments[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260401
Citation: LIU Yuchen, ZHAO Yaqin, WU Longwen. A Multi-Station Emitter TDOA Deinterleaving Method for Severe Pulse-Loss Environments[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260401

面向高脉冲丢失环境的多站辐射源时差分选方法

doi: 10.11999/JEIT260401 cstr: 32379.14.JEIT260401
基金项目: 国家自然科学基金(62571163, 62571167和62071153)
详细信息
    作者简介:

    刘俞辰:男,博士生,研究方向为电子侦察与雷达信号分选,邮箱 liuyuchen11@stu.hit.edu.cn

    赵雅琴:女,教授,研究方向为电子对抗、辐射源个体识别

    吴龙文:男,高级工程师,研究方向为雷达信号处理,邮箱 wulongwen@hit.edu.cn

    通讯作者:

    吴龙文 wulongwen@hit.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.51

A Multi-Station Emitter TDOA Deinterleaving Method for Severe Pulse-Loss Environments

Funds: The National Natural Science Foundation of China (62571163, 62571167 and 62071153)
  • 摘要: 针对高脉冲丢失环境下多站辐射源时差分选中真实峰难以累积、高重频条件下脉冲重复间隔模糊易诱发伴生伪峰、大量孤立脉冲难归并以及跨片轨迹易断裂的问题,提出一种以到达时间序列为核心观测量的多站辐射源闭环时差分选方法。首先,对候选脉冲对构造多尺度核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE),重构稀疏时差分布并自适应提取候选到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)峰;其次,利用主峰提取后伪峰显著坍塌的特性,构建动态记忆矩阵,对候选峰进行坍塌率校验与伪峰屏蔽;然后,针对未配对孤立脉冲,采用动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)度量残缺序列与已提取序列的间隔相似性,实现孤立脉冲归并;最后,利用卡尔曼滤波对多基线TDOA轨迹进行跨片关联与平滑,降低高丢失场景下的身份标识切换。构建高重频、参数混叠、消融实验和10部多体制混合四组测试场景,并与现有方法进行对比。结果表明,在10部多体制混合且整体丢失率为50%的场景下,所提方法的脉冲提取正确率达到92.72%,TDOA检测虚警率控制在8%以内,且身份标识切换均值低于对比方法。
  • 图  1  多站协同侦察示意图

    图  2  时差窗示意图

    图  3  本文算法整体框图

    图  4  高重频辐射源环境下各算法的脉冲提取正确率与虚警率

    图  5  高重频辐射源环境下各算法的TDOA检测率与虚警率

    图  6  辐射源参数混叠环境下各算法的脉冲提取正确率与虚警率

    图  7  辐射源参数混叠环境下各算法的TDOA检测率与虚警率

    图  8  整体丢失率50%下消融实验结果

    图  9  主副站位置与辐射源移动轨迹

    表  1  高重频辐射源信号参数设置

    辐射源 载频类型 载频/MHz 脉宽/$ \text{μs} $ PRI类型 PRI/$ \text{μs} $ 幅度 脉冲个数
    (理论/实际)
    MS1之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    MS2之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    E1 定频 2500 6 固定 100 1.0 995 / 485 130.7615 34.6091
    E2 定频 2600 10 抖动 80 ± 30% 1.9 1240 / 639 71.6453 124.0738
    E3 脉组捷变 26202680 5 固定 87 1.0 1149 / 540 25.2821 106.5098
    E4 定频 2700 5 锯齿滑变 90~120(步长2) 1.3 987 / 477 86.7675 36.3207
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    表  2  参数混叠辐射源信号参数设置

    辐射源 载频类型 载频/MHz 脉宽/$ \text{μs} $ PRI类型 PRI/$ \text{μs} $ 幅度 脉冲个数
    (理论/实际)
    MS1之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    MS2之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    E1 定频 2500 6 固定 300 1.0 332 / 192 130.7615 34.6091
    E2 定频 2500 6 参差 140,180,220 1.0 551 / 335 71.6453 124.0738
    E3 定频 2600 10 抖动 350 ± 30% 1.9 284 / 148 25.2821 106.5098
    E4 定频 2600 10 线性滑变 750~800(步长5) 1.8 129 / 68 86.7675 36.3207
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    表  3  消融实验信号参数设置

    辐射源 载频类型 载频/MHz 脉宽/$ \text{μs} $ PRI类型 PRI/$ \text{μs} $ 幅度 脉冲个数
    (理论/实际)
    MS1之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    MS2之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    E1 定频 2500 6 固定 30 1.0 3334 / 1466 130.7615 34.6092
    E2 定频 2500 6 参差 130,170,210 1.1 589 / 290 71.6453 124.0738
    E3 定频 2500 6.2 抖动 70 ± 20% 0.9 1429 / 585 25.2823 106.5097
    E4 脉组捷变 29703030 5 固定 55 1.5 1818 / 769 86.7675 -36.3206
    E5 定频 3000 5 驻留转换 85,115,145 1.2 851 / 327 132.4057 73.6684
    E6 定频 3000 4.8 锯齿滑变 90~120(步长2) 1.2 990 / 389 115.9916 125.0508
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    表  4  复杂多体制辐射源混合场景信号参数设置

    辐射源 载频类型 载频/MHz 脉宽/$ \text{μs} $ PRI类型 PRI/$ \text{μs} $ 幅度 脉冲个数
    (理论/实际)
    MS1之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    MS2之间真实
    时差/$ \text{μs} $
    E1 定频 2500 6 固定 100 1.0 10000 / 4669 130.7567 34.5839
    E2 定频 2300 14 固定 10000 1.0 100 / 32 71.6405 124.0702
    E3 定频 2400 13 参差 150,190,210 1.0 5453 / 2918 25.3029 106.4937
    E4 定频 2600 10 抖动 350 ± 30% 1.9 2856 / 1305 86.7705 36.3135
    E5 捷变频 24502550 11 固定 550 1.3 1818 / 987 132.4053 73.6711
    E6 捷变频 21102190 9 固定 480 1.6 2083 / 1007 115.9921 125.0526
    E7 脉组捷变 26202680 5 固定 87 1.0 11484 / 5426 8.0822 111.0895
    E8 捷变频 21702230 10 抖动 589 ± 10% 2.0 1697 / 780 0.0354 105.5237
    E9 定频 2400 13 线性滑变 750~800(步长5) 1.5 1291 / 553 46.6987 128.9768
    E10 定频 2700 17 正弦滑变 $ 1000+100\text{sin}(2\text{π} \dfrac{n}{50}) $ 1.0 1000 / 446 126.7155 113.1280
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    表  5  复杂多体制辐射源混合场景下的各算法性能指标

    整体
    丢失率/%
    算法 提取
    正确率/%
    提取
    虚警率/%
    TDOA
    MAE/$ \text{μs} $
    TDOA
    RMSE/$ \text{μs} $
    检测率/% 漏检率/% 虚警率/% ID切换
    (无跟踪)
    ID切换
    (有跟踪)
    10 本文 98.84 0.00 0.0028 0.0034 91.66 8.34 0.18 80.90 0.30
    文献[7] 99.41 0.00 0.0038 0.0063 97.91 2.09 16.56 106.24 4.26
    文献[9] 99.73 0.04 0.0036 0.0059 97.78 2.22 13.15 101.55 3.64
    文献[13] 99.68 0.00 0.0034 0.0050 97.86 2.14 14.77 103.76 4.01
    20 本文 97.44 0.00 0.0029 0.0035 91.04 8.96 0.29 80.39 0.33
    文献[7] 89.68 0.00 0.0191 0.1906 96.25 3.75 22.00 112.23 6.84
    文献[9] 97.66 2.41 0.0062 0.0420 95.22 4.78 13.44 98.99 4.06
    文献[13] 97.40 0.02 0.0034 0.0048 95.99 4.01 15.87 103.03 4.93
    30 本文 96.82 0.00 0.0030 0.0037 90.85 9.15 0.37 80.27 0.36
    文献[7] 80.95 0.00 0.1003 0.7953 92.91 7.09 31.34 124.08 10.82
    文献[9] 95.43 4.29 0.0980 0.7724 91.79 8.21 25.31 111.85 8.14
    文献[13] 95.09 0.03 0.0033 0.0046 93.07 6.93 26.56 115.66 8.48
    40 本文 95.06 0.00 0.0030 0.0038 89.94 10.06 2.44 81.28 2.13
    文献[7] 72.94 0.00 0.1778 1.1122 92.42 7.58 35.45 131.84 12.34
    文献[9] 93.07 5.78 0.2251 1.2346 89.70 10.30 32.97 122.59 10.02
    文献[13] 92.58 0.03 0.0034 0.0045 90.55 9.45 33.85 125.63 10.08
    50 本文 92.72 0.00 0.0030 0.0039 87.63 12.37 7.75 84.07 3.83
    文献[7] 65.87 0.00 0.2276 1.2646 90.95 9.05 37.58 134.38 12.64
    文献[9] 90.99 7.03 0.2897 1.4026 88.26 11.74 35.05 124.61 9.85
    文献[13] 90.55 0.06 0.0034 0.0046 89.77 10.23 35.39 127.62 10.64
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-04-04
  • 修回日期:  2026-08-03
  • 录用日期:  2026-08-10
  • 网络出版日期:  2026-08-18

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