一种空间雷达工作模式识别方法及装置与流程

1.本技术属于雷达通讯技术的研究领域，特别涉及一种空间雷达工作模式识别方法及空间雷达工作模式识别装置。


背景技术：

2.空间雷达工作模式分析识别是分析空间雷达工作波形设计，反演评估空间技术性能所需的关键技术之一，已成为当前空间雷达技术领域研究的热点与技术难点之一。空间雷达在不同工作模式下的功能用途、技术性能和应用场景各不相同，识别空间雷达工作模式对于进一步分析其工作状态、活动情况并测算其性能指标至关重要。现有开展空间雷达工作模式识别的几种方法，要么需要掌握空间雷达的天线方向图，要么需要设置大量空间雷达信号地面接收站，或者需要掌握空间雷达照射区域，加大了开展空间雷达工作模式识别的建设成本和技术实现难度，降低了实施的可行性。
3.针对上述问题，本技术提出一种空间雷达工作模式及空间雷达工作模式识别装置。


技术实现要素：

4.为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种空间雷达工作模式识别方法，可以建立工作模式识别模型；接着，获取雷达接收站接收到的雷达波束；再接着，根据雷达波束确定信号辐射特征；然后，将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。本技术通过建立工作模式识别模型来分析信号辐射特征，以识别空间雷达工作模式。本技术具有实现成本低，技术实现容易的特点，且提高了实施的可行性。
5.本技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：第一方面，本技术提供一种空间雷达工作模式识别方法，应用于雷达接收站，所述方法包括：建立工作模式识别模型；其中，所述工作模式识别模型包括预设信号辐射特征与预设工作模式的对应关系；获取雷达接收站接收到的雷达波束；根据雷达波束确定信号辐射特征；将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。
6.可选地，所述建立工作模式识别模型，包括：获取空间雷达波速的预设信号辐射特征以及预设工作模式；根据所述预设信号辐射特征建立第一模型，其中，所述第一模型包括所述预设信号辐射特征与预设天线方向图的对应关系；根据所述预设天线方向图与预设雷达工作模式建立第二模型；根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型。
7.可选地，所述根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型，包
括：建立所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应关系，以确认所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应信息；根据所述对应信息将所述第一模型和所述第二模型进行关联，以建立所述工作模式识别模型。
8.可选地，所述天线方向图包括水平面方向图和沿垂直面方向图。
9.可选地，所述根据雷达波束确定信号辐射特征，包括：获取所述雷达波束中的直达波信号；根据所述直达波信号确认所述信号辐射特征。
10.可选地，所述预设工作模式包括条带模式、聚束模式、滑动聚束模式、斜视聚束模式以及马赛克模式。
11.可选地，所述将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式，包括：将所述信号辐射特征与所述工作模式识别模型中的所述预设信号辐射特征进行对比，确认目标信号辐射特征；根据所述目标信号辐射特征确认所述目标天线方向图；根据所述目标天线方向图确认雷达的所述工作模式。
12.第二方面，本技术还提供一种空间雷达工作模式识别装置，应用于雷达接收站，所述装置包括：建立模块，用于建立工作模式识别模型；获取模块，用于获取雷达接收站接收到的雷达波束；第一确定模块，用于根据雷达波束确定信号辐射特征；第二确定模型，用于将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。
13.可选地，所述建立模块，用于：获取空间雷达波速的预设信号辐射特征以及预设工作模式；根据所述预设信号辐射特征建立第一模型，其中，所述第一模型包括所述预设信号辐射特征与预设天线方向图的对应关系；根据所述预设天线方向图与预设雷达工作模式建立第二模型；根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型。
14.可选地，所述建立模块，用于：建立所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应关系，以确认所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应信息；根据所述对应信息将所述第一模型和所述第二模型进行关联，以建立所述工作模式识别模型。
15.可选地，所述天线方向图包括水平面方向图和沿垂直面方向图。
16.可选地，所述第一确定模块，用于：获取所述雷达波束中的直达波信号；根据所述直达波信号确认所述信号辐射特征。
17.可选地，所述预设工作模式包括条带模式、聚束模式、滑动聚束模式、斜视聚束模式以及马赛克模式。
18.可选地，所述第二确定模块，用于：将所述信号辐射特征与所述工作模式识别模型中的所述预设信号辐射特征进行对比，确认目标信号辐射特征；根据所述目标信号辐射特征确认所述目标天线方向图；根据所述目标天线方向图确认雷达的所述工作模式。
19.第三方面，本技术提供一种可读介质，所述可读介质包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行如第一方面所述的方法。
20.第四方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器以及存储有执行指令的存储器，当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行如第一方面所述的方法。
21.本技术具有以下优点：本技术一种空间雷达工作模式识别方法，可以建立工作模式识别模型；接着，获取雷达接收站接收到的雷达波束；再接着，根据雷达波束确定信号辐射特征；然后，将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。本技术通过建立工作模式识别模型来分析信号辐射特征，以识别空间雷达工作模式。本技术具有实现成本低，技术实现容易的特点，且提高了实施的可行性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术一实施例中空间雷达工作模式识别方法的流程图；图2为本技术一实施例中第一模型建模的示意图；图3为本技术一实施例中空间雷达发射的天线方向图；图4为本技术一实施例中条带模式与信号幅值仿真的示意图；图5为本技术一实施例中聚束模式与信号幅值仿真的示意图；图6为本技术一实施例中聚束模式与信号幅值仿真的又一示意图；图7为本技术一实施例中聚束模式与信号幅值仿真的示意图；图8为本技术一实施例中空间雷达工作模式识别装置的结构示意图；图9为本技术一实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.空间雷达工作模式分析识别是分析空间雷达工作波形设计，反演评估空间技术性能所需的关键技术之一，已成为当前空间雷达技术领域研究的热点与技术难点之一。空间雷达在不同工作模式下的功能用途、技术性能和应用场景各不相同，识别空间雷达工作模式对于进一步分析其工作状态、活动情况并测算其性能指标至关重要。现有开展空间雷达工作模式识别的几种方法，要么需要掌握空间雷达的天线方向图，要么需要设置大量空间雷达信号地面接收站，或者需要掌握空间雷达照射区域，加大了开展空间雷达工作模式识别的建设成本和技术实现难度，降低了实施的可行性。针对上述问题，本技术提出一种空间雷达工作模式识别方法，可以建立工作模式识别模型；接着，获取雷达接收站接收到的雷达波束；再接着，根据雷达波束确定信号辐射特征；然后，将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。本技术通过建立工作模式识别模型来分析信号辐射特征，以识别空间雷达工作模式。本技术具有实现成本低，技术实现容易的特点，且提高了实施的可行性。
26.下面结合附图，详细说明本技术非限制性的实施方案。
27.如附图1，示出了本技术空间雷达工作模式识别方法的流程图。所述空间雷达工作模式识别方法应用于雷达接收站，所述方法包括：s101：建立工作模式识别模型。
28.其中，所述工作模式识别模型包括预设信号辐射特征与预设工作模式的对应关系。能根据信号辐射特征与预设信号辐射特征进行比较，将与信号辐射特征相同或高度相似的预设信号辐射特征对应的预设工作模式，作为与信号辐射特征对应的工作模式，从而确定空间雷达工作模式。所述信号辐射特征包括信号幅值、以及信号强度。预设信号辐射特征可根据预设工作模式确定，预设工作模式可由人设定。可设定空间雷达的预设工作模式，然后获取空间雷达在预设工作模式下的信号辐射特征，将所述信号辐射特征作为预设信号辐射特征，且将预设信号辐射特征与预设工作模式关联起来，能够利用工作模式识别模型，输入信号辐射特征能确定雷达工作模式。根据预设信号辐射特征与预设工作模式建立工作模式识别模型，所述工作模式识别模型包括预设信号辐射特征与预设工作模式之间的关系，便于根据信号辐射特征确定工作模式。
29.在一示例中，所述建立工作模式识别模型，可以获取空间雷达波速的预设信号辐射特征以及预设工作模式。可先设定空间雷达的预设工作模式，在设定的预设工作模式下，获取空间雷达的预设信号辐射特征。接着，根据所述预设信号辐射特征建立第一模型，其中，所述第一模型包括所述预设信号辐射特征与预设天线方向图的对应关系。不同预设信号辐射特征会呈现不一样的预设天线方向图。在第一模型中，输入信号辐射特征，可确定与信号辐射特征对应的天线方向图。再接着，根据所述预设天线方向图与预设雷达工作模式建立第二模型。在第二模型中，输入预设天线方向图，可确定与预设天线方向图对应工作模式。然后，根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型。所述预设天线方向图是根据预设信号辐射特征，获取的辐射场的相对场强随方向变化的图形。天线方向图能较直观的被分析出其图形的形状，根据天线方向图确认雷达的工作模型，能较为准确。
30.在一示例中，所述根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型，可以建立所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应关系，以确认所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应信息；然后，根据所述对应信息将所述第一模型和所述
第二模型进行关联，以建立所述工作模式识别模型。第一模型是根据信息辐射特征确定天线方向图，第二模型是根据天线方向图确认工作模式。将第一模型和第二模型关联起来，可根据信息辐射特征确认工作模式。具体的，第一模型和第二模型具有的相同信息是天线方向图，那么将第一模型和第二模型关联起来，需要将第一模型能输出的天线方向图与第二模型能输出的雷达工作模式进行关联，根据所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应信息将第一模型和所述第二模型进行关联。在第一模型中，根据信号辐射信息确认天线方向图；在第二模型中，根据所述第一模型输出的天线方向图确认雷达的工作模式。
31.在一示例中，空间雷达波束具有一定宽度，目标被照射时其相对波束中心点存在距离向和方位向的角度差，直达波信号的幅度受天线方向图调制。如附图2所示，方位为的目标在不同时刻被指向分别为1和2的波束观测时，信号幅度分别为： 其中 为目标相对于天线的角度差， 为天线方向图。
32.地球站接收机收到信号辐射特征的信号幅度通常由雷达功率密度表示，其幅度变化由雷达的扫描方式、天线方向图及工作模式共同决定。空间雷达可采用二维电扫模式为输入。天线方向图参数包括阵天线长度、天线主瓣的波束宽度等。本实施例中建立了空间雷达天线方向图在不同工作模式下的信号幅度的变化仿真建模。
33.地球站空间雷达接收机接收信号的幅度受方向图调制，考虑接收机灵敏度的影响，将第一模型简单建模为如下的sinc函数形式：。
34.其中，为阵天线长度，
3db
为天线主瓣的3db波束宽度，λ为雷达波长。以0.5度估算某天线主瓣3db波束宽度，可得天线方向图如附图3。
35.在一示例中，所述天线方向图包括水平面方向图和沿垂直面方向图。根据水平面方向图和沿垂直面方向图可观察到雷达的各项参数，便于确认雷达的工作模式。
36.在一示例中，所述根据雷达波束确定信号辐射特征，可以获取所述雷达波束中的直达波信号；然后，根据所述直达波信号确认所述信号辐射特征。空间雷达波束具有一定宽度，目标被照射时其相对波束中心点存在距离向和方位向的角度差，直达波信号的幅度受天线方向图调制，根据直达波信号的信号辐射特征确定天线方向图，获得的天线方向图能较为直观的观察到雷达的各项参数。
37.在一示例中，所述预设的工作模式包括条带模式、聚束模式、滑动聚束模式、斜视聚束模式以及马赛克模式。这些预设的工作模式为雷达能用到的工作模式，尽量将雷达可能用的工作模式作为预设工作模式保存在工作模式识别模型中，可提高工作模式识别模型识别雷达工作模式的准确度。
38.在一示例中，所述预设的工作模式包括条带模式，当空间雷达工作于条带模式中时，下视角固定不变，天线距离向方向图掠过地球信号接收站的部分可近似地认为不发生变化。因此，地球站接收的信号幅度随天线方向图掠过的方向变化，信号幅值包络近似sinc
状，如附图4。
39.在一示例中，所述预设的工作模式包括聚束模式。聚束成像模式下，在合成孔径时间内空间雷达天线波束中心视角沿飞行方向不断转动并始终指向天线方向图成像区域中心，从而达到长时聚集照射成像区域的效果，以期获得更长的合成孔径时间和较高多普勒带宽。空间雷达采用步进波控方式实现波束持续转动指向同一目标，从而对雷达天线方位图产生调制。可对于地面目标所受雷达信号的照射强度建模如下式：，其中t为方位向时间变量、λ为雷达波长、r为雷达至目标点的斜距、l为天线方位向尺寸，v为卫星平台速度，x为点目标相对于场景中心的方位向坐标，t0为波束指向被控时间（即波束步进切换时间），n为每半个合成孔径时间内，波束指向需要调整的次数，n表示第n次波束控制调整。
40.聚束成像模式下，空间雷达不断调整其波束指向，确保波束中心指向目标，因此位不同方位上的目标相对天线波束中心的偏移角度都会不同，且在整个合成孔径时间内保持变。地球站接收到的旁瓣信号时域包络变化趋势与其主波束的变化趋势一致，如附图5，给出了正侧视聚束模式下的空间雷达照射信号强度变化。如附图6，给出了大斜视聚束模式下的空间雷达照射信号强度变化。
41.在一示例中，所述预设的工作模式包括滑动聚束模式。空间雷达天线在照射过程中，按照一定规律不断调整雷达波束的照射角度，使波束中心一直指向地平面以下的某个交点。滑动成像模式是条带模式和聚束模式性能的折衷，其天线方向图成像时的空域几何关系如附图7所示。
42.滑动聚束模式采用与聚束模式类似的步进式波控方法，每间隔固定的时间调整一次波束指向，在此时间段内保持指向不变。定义天线波束指向控制比率。其中t0为天线波束指向被控时间；wa为雷达波束在地面投影的方位向宽度，即每间隔t0长时间调整一次天线波束指向，使波束中心重新照射到地下的交点。滑动聚束模式的波束控制中，t0的选择必须满足 ，即 ，表示空间雷达在一个被控时间内飞过的距离在波束投影的方位向宽度之内。此时地面点目标被波束照射的强度可表示为：，其中t为方位向时间变量、λ为雷达波长、r为雷达至目标点的斜距、l为天线方位向尺寸，v为卫星平台速度，x为点目标相对于场景中心的方位向坐标，t0为波束指向被控时间（即波束步进切换时间），n为每半个合成孔径时间内，波束指向需要调整的次数，m为滑动聚束成像模式的混合度，即为地面到波束交点垂直距离与卫星到波束交点垂直距离的比值，
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。对于滑动聚束而言，混合度m的取值在0至1之间。方位向分辨率随m减少而提高，测绘带宽度随m值增大而增大。当m=0时，波束交点位于地面，此时等效为聚束模式，可获得最高的方位向分辨率，但测绘带宽度最小；当m=1时，波束交点位于无穷远处，sar系统等效为条带模式，此时可获得最大测绘带宽度，但方位向分辨力最低。
43.此外，由于滑动聚束模式下，空间雷达天线指向在地面上不断变化，始终指向地下的一个虚拟中心点，天线波束相对地面滑动一定距离；此外，滑动聚束模式的照射成像时间可长达十几秒甚至几十秒，以增加天线方向图成像的方位向幅宽。因此，地球站接收的雷达信号幅值包络呈受调制的sinc函数状，且截获的雷达天线方位向旁瓣个数n》2，如附图7所示。
44.在一示例中，所述将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式，可以将所述信号辐射特征与所述工作模式识别模型中的所述预设信号辐射特征进行对比，确认目标信号辐射特征；接着，根据所述目标信号辐射特征确认所述目标天线方向图；然后，根据所述目标天线方向图确认雷达的所述工作模式。具体地，将与所述信号辐射特征最为相似的预设信号辐射特征作为目标信号辐射特征。将与目标信息辐射特征对应的预设天线方向图作为目标天线方向图，接着将与目标天线方向图对应的所述预设工作模式作为雷达的所述工作模式。
45.如附图8，示出了本技术一种空间雷达工作模式识别装置，应用于雷达接收站，所述装置包括：建立模块，用于建立工作模式识别模型；获取模块，用于获取雷达接收站接收到的雷达波束；第一确定模块，用于根据雷达波束确定信号辐射特征；第二确定模型，用于将所述信号辐射特征输入工作模式识别模型，以确定雷达的工作模式。
46.可选地，所述建立模块，用于：获取空间雷达波速的预设信号辐射特征以及预设工作模式；根据所述预设信号辐射特征建立第一模型，其中，所述第一模型包括所述预设信号辐射特征与预设天线方向图的对应关系；根据所述预设天线方向图与预设雷达工作模式建立第二模型；根据所述第一模型和所述第二模型建立所述工作模式识别模型。
47.可选地，所述建立模块，用于：建立所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应关系，以确认所述天线方向图与所述预设雷达工作模式的对应信息；根据所述对应信息将所述第一模型和所述第二模型进行关联，以建立所述工作模式识别模型。
48.可选地，所述天线方向图包括水平面方向图和沿垂直面方向图。
49.可选地，所述第一确定模块，用于：获取所述雷达波束中的直达波信号；根据所述直达波信号确认所述信号辐射特征。
50.可选地，所述预设工作模式包括条带模式、聚束模式、滑动聚束模式、斜视聚束模式以及马赛克模式。
51.可选地，所述第二确定模块，用于：将所述信号辐射特征与所述工作模式识别模型中的所述预设信号辐射特征进行对比，确认目标信号辐射特征；
根据所述目标信号辐射特征确认所述目标天线方向图；根据所述目标天线方向图确认雷达的所述工作模式。
52.图9是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
53.处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是isa(industry standard architecture，工业标准体系结构）总线、pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构）总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
54.存储器，用于存放执行指令。具体地，执行指令即可被执行的计算机程序。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供执行指令和数据。
55.在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成空间雷达工作模式识别方法。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本技术任一实施例中提供的空间雷达工作模式识别方法。
56.上述如本技术图1所示实施例提供的空间雷达工作模式识别方法执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（central processing unit，cpu）、网络处理器（network processor，np）等；还可以是数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、现场可编程门阵列（field－programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
57.结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
58.本技术实施例还提出了一种可读介质，该可读存储介质存储有执行指令，存储的执行指令被电子设备的处理器执行时，能够使该电子设备执行本技术任一实施例中提供的空间雷达工作模式识别方法，并具体用于执行上述空间雷达工作模式识别方法。
59.前述各个实施例中所述的电子设备可以为计算机。
60.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法或计算机程序产品。
因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件相结合的形式。
61.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
62.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
63.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。