基于图像处理技术的雷达辐射源信号时频特性分析

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1、第l4卷第3期电路与系统学报Vo1．14NO．32009年6月JOURNALOFCIRCUITSANDSYSTEMSJune，2009文章编号：1007—0249(2009)03—0135-06基于图像处理技术的雷达辐射源信号时频特性分析邹兴文，一，张葛祥2(1．西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031；2．西南交通大学电气工程学院，四川成都6100313．四川航天电子设备研究所，四川成都6l0l00)摘要，针对常用时频分析方法对多分量雷达辐射源信号(RES)分析和处理的不足，提出一种基于

2、图像处理技术的多分量RES时频特性分析方法。该方法通过时频分布图的平滑滤波、阈值处理和基于形态学细化等算法来提取RES自分量，在有效抑制噪声的同时，能够得到具有高分辨率的多分量RES时频图。仿真实验表明，该方法既克服了常用时频分析方法的不足，又优于时频重排方法对多分量RES的时频特性分析。关键词；图像处理技术；雷达辐射源信号；时频分布中图分类号，TN957．51；TP751文献标识码tA1引言在电子对抗领域，RES的特征提取和分析是对RES进行分选和识别的关键一步【】】。时频分析作为处理非平稳信号的有

3、力工具，将一维时间信号映射N-维时频平面，能够揭示RES频率分量随时问变化的关系，为RES的特征提取和分析提供时频信息，它对RES的分析有着重要的应用价值【2，3]。传统的时频分析方法如短时傅立叶变换的主要缺点是时间和频率分辨率无法兼顾【4J，不利于RES时频特性的分析。Cohen类时频分布是最常用的时频分析方法，其中维格纳．威利分布(WVD)具有良好的时频特性，在时频分析中有着理论上最高的分辨率，是对单分量RES进行时频特性分析的有效途径。近年来，随着RES所处的信号环境越来越复杂，对多分量RES特

4、征分析和研究已受到了学者们的极大关注IoJ。但wVD是双线性变换，而且RES在传播和处理过程中易受噪声干扰J，用WVD对多分量RES进行时频分析时，将产生难以避免的交叉项问题，严重影响多分量RES时频特性的分析。改进的Cohen类时频分布虽然能够减小交叉项的干扰L4】，但却使RES的自分量展宽，降低了RES的时频分辨率，为多分量RES时频特性分析带来很大的困难。时频重排方法已被学者们用于多分量RES的时频特性分析’J⋯，它相对于Cohen类时频分布其优势是明显的，但是当信噪比(SNR)较低时仍难以得到

5、较理想的多分量RES的时频分布。以上时频分析方法对低SNR的多分量RES都难以得到高分辨率的时频分布，不利于多分量RES时频特性的分析，从而为多分量RES特征提取和分析带来困难。本文旨在寻找一种在得到高分辨率时频分布的基础上，对多分量RES进行时频特性分析的有效方法。由于常用时频分布和时频重排方法对低SNR下多分量RES进行时频特性分析时存在一些不足，本文从图像处理的角度，把多分量RES的时频分布表示为灰度图像的形式，然后对其进行处理，以便于对多分量RES进行时频特性的分析。目前，已有学者将图像处理方

6、法应用于时频分布改善中，文献[11]将其应用于伪WVD交叉项的初步抑制，文献[12]将其应用于时频分布的精度改善。文献[13]将其应用到基于时频域的医学信号瞬时频率估计中。为了提高多分量RES的改进Cohen类时频分布的时频分辨率，进而在时频域对多分量RES进行特征提取和分析，本文提出一种基于图像处理技术的多分量RES时频特性分析方法。该方法首先选择一种多分量RES的改进的Cohen类时频分布，然后利用图像处理技术中的平滑滤波、闽值处理和形态学细化等算法对多分量RES时频图进行联合处理来消除噪声影响、

7、并提取RES的自分量，从而得到能对多分量RES时频特性进行有效分析的具有高分辨率时频分布图，并以多分量调频RES为例验证了本文方法的有效性。收稿日期t2007-06-25修订日期：2007—09—10基金项目。国家自然科学基金资助项目(60702026，60572143)；四川省青年科技基金项目(09ZQ026—040)136电路与系统学报第l4卷2多分量RES模型多分量RES是指多个RES同时到达电子对抗侦察设备前端形成的信号流【。可表示为)=∑。t，tgi)+n(t)(1)式中：N是辐射源数目，S

8、it，)是第i个RES形式，是其对应的信号参数集，如信号的频率和幅度等特征参数，(f)是高斯白噪声。当辐射源发射信号为线性调频信号时，其相应的多分量RES模型为Nl2式中：4是信号的幅度，是脉冲重复周期，是信号持续时间(S)，b=／是线性调频斜率，是带宽，．，=是起始频率，rect(t)是矩形函数。3多分量RES的时频特性分析由于用WVD分析多分量RES信号时，将产生严重的交叉项问题，而用改进的Cohen类时频分布对多分量RES进行分析时，虽然能够有效地