一种基于天线扫描特征的全脉冲可视化分选方法及装置与流程

本发明涉及雷达信号处理与电子侦察的，具体而言，涉及一种基于天线扫描特征的全脉冲可视化分选方法及装置。

背景技术：

1、雷达信号分选是雷达侦察数据处理的重要环节，其主要目的是根据多源雷达发射信号的观测特征，将不同辐射源的脉冲从互相交叠的侦察数据中分离出来。传统的分选方法主要依赖基于特征的静态聚类算法，在复杂电磁环境下容易导致分选混淆。

2、为了改善分选效果，现有技术中提出了一种基于天线扫描形状利用抛物线拟合来实现脉冲提取的方法。然而，该现有技术仅能实现单次扫描包络的脉冲提取，未能有效利用天线扫描的周期性特征。更为关键的是，在实际侦察场景中，由于接收机与雷达辐射源之间的相对距离会发生动态变化，导致不同扫描周期之间的脉冲幅度产生跨周期漂移（即幅度差累积）。现有的单周期静态拟合方法无法应对这种跨周期的幅度变化，导致在进行多周期相同雷达信号的提取与分析时，固定的门限窗口会偏离真实的脉冲轨迹，极易出现脉冲遗漏或误判，无法满足雷达信号多周期精确分选的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种基于天线扫描特征的全脉冲可视化分选方法及装置，旨在解决现有技术无法应对跨周期脉冲幅度漂移的问题，通过周期性抛物线拟合与包络参数的跨周期自适应调整，实现对雷达信号多周期脉冲的精确提取与流式可视化分选。

2、本发明的技术方案是：提供了一种基于天线扫描特征的全脉冲可视化分选方法，该方法包括：

3、获取雷达侦察全脉冲时序序列，提取各脉冲的相对到达时间和幅度，构建并显示脉幅时序散点图；

4、根据脉幅时序散点图，以同一雷达辐射源的相邻抛物线的脉幅极大值分别作为起点和终点，测量计算天线扫描周期值；

5、响应于沿脉幅时序散点图的幅度轨迹的上沿、下沿的交互绘制操作，生成封闭的包络曲线，并对包络曲线分别进行抛物线拟合，得到上包络曲线和下包络曲线，上包络曲线和下包络曲线共同构成动态变化的抛物线型幅度门限窗口；

6、将拟合的上包络曲线和下包络曲线在脉幅时序图上进行多周期延伸，计算相邻扫描周期间全脉冲脉幅最大值之间的差值，并根据差值对后续周期的上包络曲线和下包络曲线的顶点纵坐标参数进行自适应调整，以消除由于接收机与辐射源间距离变化导致的脉冲幅度差累积；

7、基于调整后的上包络曲线和下包络曲线形成分选条件集合，遍历全脉冲数据，将脉冲的相对到达时间代入分选条件集合，判断脉冲幅度是否位于上包络曲线和下包络曲线之间，以完成雷达辐射源的分选；

8、按照设定的显示控制逻辑，配置脉幅时序图的单屏显示时间窗宽度，实时监测后续脉冲的相对到达时间，当满足设定的边界判定条件时，将当前时间窗内的脉冲分选结果推送到显示设备进行流式显示。

9、上述任一项技术方案中，进一步地，提取各脉冲的相对到达时间和幅度的步骤中，定义脉冲的相对到达时间，其中为第个脉冲的到达时间，为第一个脉冲的到达时间；

10、测量计算天线扫描周期值的步骤中，计算天线扫描周期值为：，其中，为起点脉幅极大值脉冲的相对到达时间，为终点脉幅极大值脉冲的相对到达时间。

11、上述任一项技术方案中，进一步地，对包络曲线分别进行抛物线拟合，得到上包络曲线和下包络曲线的步骤，具体包括：

12、对第个辐射源的上包络曲线、下包络曲线分别表示为、，计算公式为：

13、；

14、；

15、其中，为脉冲的相对到达时间，为取余运算，为抛物线方程的二次项系数，为上包络曲线的顶点纵坐标，为下包络曲线的顶点纵坐标，为第个雷达辐射源测量得到的天线扫描周期值，为抛物线顶点横坐标；

16、同时对包络曲线横轴方向的宽度进行限制，设包络曲线沿横轴方向的宽度为，则满足：。

17、上述任一项技术方案中，进一步地，顶点纵坐标和的计算方式为：

18、计算上包络曲线距真实脉幅点的距离，则上包络曲线的顶点纵坐标，其中，为脉幅时序散点图上的全脉冲幅度真值，为对应点横坐标处上包络曲线的纵坐标值，表示包络曲线内雷达全脉冲幅度的最大值，为绘制的包络曲线内的脉冲点数；

19、计算下包络曲线距真实脉幅点的距离，则下包络曲线的顶点纵坐标，其中，为对应点横坐标处下包络曲线的纵坐标值。

20、上述任一项技术方案中，进一步地，抛物线方程的二次项系数采用最小二乘法进行计算，具体包括：

21、将个下包络曲线点坐标转换到第一个周期后的坐标为，计算公式为：

22、；

23、；

24、。

25、上述任一项技术方案中，进一步地，根据差值对后续周期的上包络曲线和下包络曲线的顶点纵坐标参数进行自适应调整的步骤，具体包括：

26、设相邻扫描周期序号顺序为、、，第和第个周期中的脉幅最大值分别为、；

27、计算脉幅修正值；

28、根据所述脉幅修正值对第个周期的上包络曲线、下包络曲线的顶点纵坐标参数、进行调整，公式为：

29、；

30、。

31、上述任一项技术方案中，进一步地，判断脉冲幅度是否位于上包络曲线和下包络曲线之间，以完成雷达辐射源的分选的步骤，具体包括：

32、对若干个雷达辐射源，形成分选条件集合：

33、；

34、其中表示识别出的雷达辐射源数目；对第个全脉冲，将其相对到达时间带入函数得到、，判断第个全脉冲属于第个辐射源的条件为：

35、且；

36、若脉冲不属于任何标记的雷达辐射源，则归类为未知脉冲。

37、上述任一项技术方案中，进一步地，当满足设定的边界判定条件时，将当前时间窗内的脉冲分选结果推送到显示设备进行流式显示的步骤，具体包括：

38、建立辐射源—颜色映射表，为不同辐射源分配唯一的rgb颜色向量作为渲染色；

39、设当前正在渲染的时间窗序号为，时间窗宽度为，实时监测后续脉冲的相对到达时间，当满足以下任一条件时，触发数据推送事件：

40、条件一：跨窗截断条件，即当前脉冲的相对到达时间，而下一脉冲的相对到达时间；

41、条件二：序列终结条件，即遍历达到全脉冲序列末尾；

42、触发推送事件后，将索引区间内的所有脉冲及其分选结果封装为图形渲染指令包发送至显示终端，并更新时间窗序号为。

43、还提供了一种应用上述任一项技术方案中基于天线扫描特征的全脉冲可视化分选方法的装置，该装置包括：

44、计算设备，用于执行计算处理，所述计算处理包括分选处理和显示周期控制，并将处理后的脉幅时序数据发送至显示设备；

45、显示设备，与所述计算设备通信连接，用于接收处理后的数据并执行渲染处理，所述渲染处理包括时序图着色和动态刷新。

46、本发明的有益效果是：

47、本发明克服了跨周期脉冲幅度漂移导致的分选失效问题，本发明通过计算相邻扫描周期间全脉冲脉幅最大值之间的差值（），对后续周期的上、下包络曲线顶点纵坐标进行逐周期的自适应调整。该机制在数学上动态补偿了由于接收机与辐射源间物理距离变化导致的脉冲幅度差累积，使得多周期延伸后的门限窗口能够始终紧贴真实脉冲的幅度升降轨迹，显著降低了多周期雷达信号分选时的遗漏率。

48、本发明提高了复杂交叠脉冲环境下的分选准确度，本发明摒弃了传统的宽泛静态门限，通过交互绘制结合最小二乘法拟合出精确的上、下包络曲线，构建了上下边界严格受限的动态抛物线型幅度门限窗口。配合对包络曲线横轴宽度的限制，能够有效将混叠在同一时间段内的其他雷达脉冲及不确定噪声脉冲精准剥离。

49、本发明实现了分选结果的无卡顿流式可视化监控，本发明引入了基于时间窗宽度的流式推送与显示控制逻辑，通过实时监测跨窗截断条件和序列终结条件，能够将海量全脉冲数据的分选结果按周期平滑、动态地渲染到显示设备上，避免了全量数据一次性加载导致的系统卡顿，便于操作人员直观掌握雷达信号特征的时序变化。