一種基於同構序列的脈衝分選方法
2023-05-30 03:51:56 1
一種基於同構序列的脈衝分選方法
【專利摘要】本發明提出一種基於同構序列搜索的脈衝分選方法，解決實際中淹沒於大量脈衝流裡的脈組檢測問題。步驟S1，由脈衝流的到達時間序列的一階後向差分得到脈衝重複時間間隔序列，並對脈衝重複時間間隔序列的每個元素的值作量化處理；步驟S2，利用後綴數組和最大公共前綴的方法，篩選脈衝重複時間間隔序列的重複子串：步驟S3，對於有包含關係的子串，刪除長度較短的子串，對於有交疊關係的子串，進行合併銜接操作；步驟S4，對剩餘脈衝流，構造脈衝流到達時間差值矩陣；步驟S5，提取差值矩陣每一行的正實數序列組成一維數組，進行排序得到若干子集；步驟S6，搜索每個子集的和的最大公共子序列，確定目標脈衝的位置；步驟S7，諧波校驗，脈衝丟失校驗。
【專利說明】—種基於同構序列的脈衝分選方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於同構序列的脈衝分選方法，屬於信號處理領域。
【背景技術】
[0002]隨著電磁環境的日益複雜化，如何從高度密集的脈衝信號環境中分選出感興趣的信號，挖掘其中的規律，一直都是雷達、聲吶等領域的研究熱點。提取有規律的脈組序列是脈衝分選的重要方法。早期脈衝分選的經典方法是對脈衝參數(PRI)進行統計直方圖分析，直方圖法主要用於分析常規脈衝信號，無法消除諧波的影響，更無法適應現代複雜多變的脈衝類型。PRI變換算法是利用了相位因子達到抑制諧波的作用，但該方法對參數初值設置較為敏感，且計算量大。狀態轉移矩陣法從研究相鄰兩個PRI值的關聯性的角度，分析整個脈衝序列的PRI特性，由此得到的分選結果有局限性。
[0003]直方圖、PRI變換、狀態轉移矩陣法的作用都是分析PRI的整體規律，還需要藉助別的方法把符合該規律的脈衝提取出來。而且它們的分選效果在一定程度上依賴於目標脈衝的累加效果，若目標脈衝佔整個脈衝流的比例很小，則目標脈衝的PRI特性將不能被檢測出。而實際上，由於接收系統採用空域、頻域二維方式搜索目標，接收機在一定時間內以一定的概率對目標脈衝的錄取，或者由於輻射源自身掃描和靈活的波束調度，波束駐留時間很短，這些原因都導致了接收機只能獲取部分脈衝流。輻射源發出的脈衝多成組工作，因此接收到的大量脈衝流裡面實際上只存在少量的目標輻射源的脈衝組。這些少量脈組的差值直方圖、PRI譜峰都很低，且狀態轉移概率也很低，無法明顯地區分於幹擾脈衝。若這些脈組還發生了脈衝丟失，那上述算法的檢測性能會更低。
[0004]因此，不僅為了更快地處理普通情形下的脈衝分選，還要解決這種淹沒於大量脈衝流裡的脈衝組檢測問題，同時要求對脈衝組發生脈衝丟失或受到幹擾的情形有良好的魯棒性，我們提出了基於同構序列的脈衝分選方法，所述同構脈衝序列，即脈衝序列的PRI值相同(或近似相同)，如果這些脈衝序列沒有發生脈衝丟失或沒有受到脈衝幹擾，那麼稱之為顯同構序列；如果同一輻射源發出的脈衝序列存在脈衝丟失或脈衝幹擾，或多個輻射源發出的脈衝序列交織在一起，那麼稱這種脈衝序列為隱同構序列。
【發明內容】
[0005]本發明是為了克服現有技術的缺陷，除了能夠更快地處理普通情況下的脈衝分選之外，還要解決實際中淹沒於大量脈衝流裡的脈組檢測問題，同時為了進一步解決當脈組受到幹擾或發生脈衝丟失情形下的檢測問題，本發明提出了一種基於同構序列的脈衝分選方法。
[0006]本發明提出的一種基於同構序列的脈衝分選方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟SI，由脈衝流的到達時間序列的一階後向差分得到脈衝重複時間間隔序列，並對脈衝重複時間間隔序列的每個元素的值作量化處理；
[0008]步驟S2，利用後綴數組和最大公共前綴的方法，篩選上述脈衝重複時間間隔序列的重複子串:
[0009]步驟S3，對於有包含關係的子串，刪除長度較短的子串，對於有交疊關係的子串，進行合併銜接操作；
[0010]步驟S4，對剩餘脈衝流，構造脈衝流到達時間差值矩陣；
[0011]步驟S5，提取上述差值矩陣每一行的正實數序列組成一維數組Φ，進行排序得到若干子集{Φρ Φ2，...，Φ,}，每個子集內元素相同，對應一個脈衝重複時間間隔值，記錄每個子集Φ?的元素在差值矩陣中對應的位置，子集每個元素行序號構成一維數組Rowi,列序號構成一維數組Columni ；
[0012]步驟S6,搜索每個子集Φ i對應的Rowi和Columni的最大公共子序列,確定目標脈衝的位置；
[0013]步驟S7，諧波校驗:如果子集對應的脈衝重複時間間隔是子集Φ?對應的脈衝重複時間間隔的整數倍，且子集I對應的脈衝包含子集Φ]對應的脈衝，則認為子集對應的脈衝序列是諧波影響構成的；脈衝丟失校驗:對於某子集Φ?中搜索到的目標脈衝，如果每個脈衝的列序號等於相鄰後一個脈衝的行序號，則不存在脈衝丟失現象；若存在某個脈衝的列序號不等於相鄰後一個脈衝的行序號，則存在脈衝丟失現象；至此完成脈衝分選。
[0014]有益效果:本發明提出一種基於同構序列的脈衝分選方法，把在大量脈衝流中提取目標輻射源脈組的問題轉化成了提取PRI序列的重複子串問題，把後綴數組和最大公共前綴、最長公共子序列的概念引入脈衝分選，實現了 PRI重複子串的快速篩選，若脈組發生了脈衝丟失或受到幹擾，把提取目標脈衝序列轉化為了在所構造的TOA差值矩陣中搜索真實PRI值的問題，可有效處理脈衝幹擾和丟失情形，藉助容差的設置，該方法對抖動、參差重頻類型的脈衝有一定的檢測能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的流程示意圖；
[0016]圖2是本發明的脈衝序列的到達時間和載頻二維分布圖；
[0017]圖3是本發明的搜索到輻射源目標脈衝的到達時間和載頻的二維分布圖；
[0018]圖4是本發明的脈衝序列的到達時間和載頻二維分布圖；
[0019]圖5是本發明的搜索到的輻射源目標脈衝的到達時間和載頻的二維分布圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0021]本發明提供的方法既可以在個人計算機、工控機及伺服器上以軟體的形式安裝並執行，也可將方法做成嵌入式晶片以硬體的形式來體現。
[0022]本發明所提出的基於同構序列的脈衝分選方法包括以下步驟:
[0023]步驟SI，由脈衝流的到達時間(TOA)序列的一階後向差分得到脈衝重複時間間隔(PRI)序列，並對此PRI序列的每個元素的值作量化處理；
[0024]所述脈衝流的到達時間序列表示為:
[0025]TOA = It1, t2,..., tn},其中&表示η個脈衝中第i個脈衝的前沿到達時間，i =1，…，η ;所述脈衝流的重複時間間隔序列表示為:PRI = (PRI1, PRI2,PRRn_J，其中PRIj=tJ+1-tj表示第j個脈衝與第j+Ι個脈衝的時間間隔，j = I,…，n-1。
[0026]所述的PRI量化處理可以減小後續處理的壓力，把要考量的PRI的範圍劃分成若干個子區間，落在同一子區間的PRI值用同一個值代替，區間的長度取決於實際測量的精度。
[0027]步驟S2，利用後綴數組和最大公共前綴的方法，篩選上述PRI序列的重複子串:
[0028]所述步驟S2進一步包括以下步驟:
[0029]步驟S21，構造PRI序列的後綴，並進行排序得到後綴數組SA:
[0030]後綴:從長度為η-1的PRI序列的某個位置i開始到序列末尾的一個特殊子串，記為 Sufix (i), I ^ i ^ η-1 ；
[0031]後綴數組:PRI序列的所有後綴都按字典順序進行排序後，將後綴在PRI序列中的位置用一個一維數組記錄，這個數組稱為後綴數組，記為SA,且Sufix(SA[i])〈Sufix(SA[i+l])，I < i〈n-l,
[0032]長度為n-1的PRI序列有n-1個後綴,可採用倍增算法、Difference Cove mod3等算法對這η-1個後綴進行排序，構造後綴數組SA。
[0033]步驟S22:比較相鄰後綴，提取它們的最長公共前綴和對應的SA值:
[0034]字典比較:比較兩個串的大小，先比較第一個元素的大小，如果相等再比較第二個元素大小，依次類推；
[0035]前綴:從PRI序列的開頭到某個位置i的一個特殊子串，記為Prefix (i), I ^ i ^ n-1,
[0036]提取相鄰後綴的最大公共前綴，由於量化誤差、測量誤差的存在，要求對應元素之差在一定的閾值內，閾值的大小與脈衝重頻類型有關。
[0037]步驟S3，對於有包含關係的子串，刪除長度較短的子串，對於有交疊關係的子串，對它們進行合併銜接操作:
[0038]所述步驟S3進一步包括以下步驟:
[0039]S31:按照SA順序，對搜索到的子串進行排序；
[0040]排序後的子串可表示為Substringa)，長度記為length(i)，該子串的首個元素在整個PRI序列裡的位置index (i)；
[0041]S32:若兩個相鄰的子串存在包含關係，則刪除其中長度小的子串；若兩個相鄰的子串存在交置關係，則合併銜接這兩個子串:
[0042]包含、交疊關係可以描述為:
[0043]包含:若兩個相鄰子串分別為Substring (i)，Substring (i+Ι),長度分另丨J 為 length (i), length (i+1),索引值分別為 index (i),index (i+1),不妨設length (i)〈length (i+1),若滿足以下條件,貝U刪除 Substring (i)，
「 ? \SA(j)>SA{/+\)
[0044]i
ISA{f) + lcngth^f) — I S SA{i +1) + length^ + 1)-1
[0045]交疊:若兩個相鄰子串滿足下面的條件，
【權利要求】
1.一種基於同構序列的脈衝分選方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: 步驟Si，由脈衝流的到達時間序列的一階後向差分得到脈衝重複時間間隔序列，並對脈衝重複時間間隔序列的每個元素的值作量化處理； 步驟S2，利用後綴數組和最大公共前綴的方法，篩選上述脈衝重複時間間隔序列的重複子串: 步驟S3，對於有包含關係的子串，刪除長度較短的子串，對於有交疊關係的子串，進行合併銜接操作； 步驟S4，對剩餘脈衝流，構造脈衝流到達時間差值矩陣； 步驟S5，提取上述差值矩陣每一行的正實數序列組成一維數組Φ，進行排序得到若干子集{Φρ Φ2，...，Φ,}，每個子集內元素相同，對應一個脈衝重複時間間隔值，記錄每個子集Φ?的元素在差值矩陣中對應的位置，子集每個元素行序號構成一維數組Rowi,列序號構成一維數組Columni ； 步驟S6,搜索每個子集Φ i對應的Rowi和Columni的最大公共子序列,確定目標脈衝的位置； 步驟S7，諧波校驗:如果子集Φ]對應的脈衝重複時間間隔是子集(^對應的脈衝重複時間間隔的整數倍，且子集Φ i對應的脈衝包含子集Φ j對應的脈衝，則認為子集Φ j對應的脈衝序列是諧波影響構成的；脈衝丟失校驗:對於某子集Φ?中搜索到的目標脈衝，如果每個脈衝的列序號等於相鄰後一個脈衝的行序號，則不存在脈衝丟失現象；若存在某個脈衝的列序號不等於相鄰後一個脈衝的行序號，則存在脈衝丟失現象；至此完成脈衝分選。
2.如權利要求1所述的一種基於同構序列的脈衝分選方法，其特徵在於，所述步驟SI中的量化處理為將要考量的PRI的範圍劃分成若干個子區間，落在同一子區間的PRI值用同一個值代替，區間的長度取決於實際測量的精度。
3.如權利要求1所述的一種基於同構序列的脈衝分選方法，其特徵在於，所述步驟S2的篩選脈衝重複時間間隔序列的重複子串進一步包括以下步驟: 步驟S21:構造PRI序列的後綴，並進行排序得到後綴數組SA ； 步驟S22:比較相鄰後綴，提取它們的最長公共前綴和對應的SA值。
4.如權利要求3所述的一種基於同構序列的脈衝分選方法，其特徵在於:所述步驟S21的後綴、後綴數組描述為: 後綴:從長度為η的序列S的某個位置i開始到序列末尾的一個特殊子串，記為Sufix (i), I ^ i ^ η ； 後綴數組:序列S的所有後綴都按字典順序進行排序後，將後綴在序列S中的位置用一個一維數組記錄，這個數組稱為後綴數組，記為SA,且Sufix(SA[i])〈Sufix(SA[i+l])，I ( i<η。
【文檔編號】G01S7/292GK104198999SQ201410386459
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】任麗香, 李楓, 曹軍, 徐嘉岑, 龍騰 申請人:北京理工大學