本书专注于多功能相控阵雷达这一研究对象。在研究方法上,本书采用理论分析与实验论证相结合的方式,围绕多功能相控阵雷达的行为模型展开多层次、全方位的分析与仿真研究。在行为建模方面,本书以句法模型为基石,严格遵循电子情报信号处理流程,对多功能相控阵雷达行为进行逆向建模。在行为辨识方面,本书则聚焦于脉冲描述级行为中的雷达字提取以及战术级行为中的工作状态识别。

本书可作为高等院校雷达相关专业高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究的工程技术人员的参考书,有助于其深入了解多功能相控阵雷达的行为规律,提升实际工作中的问题解决能力。

目录

第 1 章 雷达行为认知与辨识概述

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 行为科学研究现状

1.2.2 多功能相控阵雷达行为建模研究现状

1.2.3 多功能相控阵雷达行为辨识研究现状

1.3 研究现状分析

1.4 多功能雷达辐射源识别面临的主要问题

1.4.1 多功能雷达的主要特点

1.4.2 面临的主要问题

1.4.3 以数据为中心的局限性

1.4.4 模型中心原则

1.5 本章小结

第 2 章 电磁辐射源及其特性

2.1 自然辐射源

2.2 人为辐射源

2.2.1 民用电子设施

2.2.2 电子信息装备

2.3 本章小结

第 3 章 电磁波及电磁信号传播

3.1 传播媒质对电磁波及电磁信号的影响机理

3.1.1 传播媒质

3.1.2 传播媒质的影响

3.2 对流层电磁波传播

3.3 电离层电磁波传播

3.4 地 (海) 面电磁波传播

3.4.1 地面对电磁传播的影响

3.4.2 海面对电磁传播的影响

3.5 系统电磁耦合路径及导体内部传导

3.5.1 电磁波及电磁信号的耦合

3.5.2 传导干扰信号源

3.5.3 传导电感干扰途径

3.6 电磁信号传播表征总结

3.7 本章小结

第 4 章 电磁环境分层认知模型与表征

4.1 电磁环境分层认知模型

4.1.1 基本属性层

4.1.2 物理空间层

4.1.3 波动形态层

4.1.4 信号波形层

4.1.5 指纹特征层

4.1.6 基础数据层

4.1.7 信息应用层

4.2 电磁环境定性表征

4.2.1 复杂电磁环境表征体系

4.2.2 实体环境表征

4.2.3 电磁信号环境表征方法

4.2.4 电子信息装备基础下的电磁环境表征策略

4.3 电磁环境定量表征

4.3.1 基本属性层参数

4.3.2 物理空间层参数

4.3.3 波动形态层参数

4.3.4 信号波形层参数

4.3.5 指纹特征层参数

4.4 本章小结

第 5 章 相控阵雷达行为模型

5.1 电磁辐射源信号分析与建模

5.1.1 电子情报信号处理的基本流程

5.1.2 多功能雷达信号特点分析

5.1.3 多功能雷达发射波形

5.2 电磁目标行为模型

5.2.1 电磁目标行为层级模型

5.2.2 层级模型的形式化表示

5.3 多功能相控阵雷达工作原理

5.3.1 时间分割工作原理

5.3.2 相控阵天线原理

5.3.3 移相器的工作原理

5.3.4 相控阵雷达控制器的工作原理

5.4 多功能相控阵雷达信号层级模型

5.4.1 信号分层体系结构

5.4.2 信号层级模型

5.5 多功能相控阵雷达行为认知和层级模型

5.5.1 多功能相控阵雷达行为认知

5.5.2 行为层级模型

5.6 典型电磁目标行为模型

5.6.1 美国海军 “阿利？伯克” 级导弹驱逐舰

5.6.2 美国空军 F-22 “猛禽” 战斗机

5.6.3 美军 “萨德” 系统

5.7 电磁目标行为模型实例分析

5.8 本章小结

第 6 章 相控阵雷达雷达字提取方法

6.1 认知电子战与多功能相控阵雷达

6.2 典型多功能雷达字

6.3 基于子空间聚类的雷达字提取方法

6.3.1 传统 CLIQUE 算法的基本思想

6.3.2 传统 CLIQUE 算法的基本步骤

6.4 基于改进 CLIQUE 聚类的雷达字提取算法

6.4.1 雷达字提取面临的问题

6.4.2 基于密度调整的边界扩展

6.4.3 算法流程

6.4.4 雷达字提取效果的评价指标

6.4.5 仿真分析

6.5 面向非均衡样本的雷达字提取方法

6.5.1 侦收数据分析

6.5.2 传统 OPTICS 算法分析

6.5.3 基于 k-means 优化的和 k-OPTICS 雷达字提取算法

6.5.4 仿真分析

6.6 本章小结

第 7 章 相控阵雷达状态估计与预测

7.1 影响多功能雷达状态转变的多种外部因素

7.2 基于隐马尔可夫模型的多功能雷达功能状态估计方法

7.2.1 模型构建

7.2.2 状态估计

7.2.3 多特征鲁棒隐马尔可夫模型方法的状态估计策略

7.2.4 仿真分析

7.3 基于 SVR 和机动特征辅助的多功能雷达功能状态预测方法

7.3.1 多功能雷达的功能状态分析

7.3.2 构建预测特征集

7.3.3 多功能雷达状态的联合预测方法

7.3.4 SVR-TMF 方法的状态预测方案

7.3.5 仿真实验及结果分析

7.4 本章小结

第 8 章 相控阵雷达行为状态识别方法

8.1 MPAR 行为转变内因外因分析

8.1.1 战场环境态势

8.1.2 空间运动状态

8.1.3 天线扫描方式

8.2 基于改进 D-S 证据理论的 MPAR 行为状态识别方法

8.2.1 D-S 证据理论

8.2.2 HMM 的求解问题

8.2.3 识别算法设计

8.3 仿真数据集构建

8.3.1 可观测状态数据集构建

8.3.2 雷达字数据集构建

8.4 仿真实验和实验结果分析

8.5 本章小结

参考文献

前言 随着现代雷达技术与军事理论领域的飞速进步，以多功能相控阵雷达为典型代表的新型雷达装备正逐步渗透并主宰信息化战场。这些设备所释放的多样化电磁信号，与自然界中固有的电磁信号交织在一起，共同构建了一个日益繁复且动态的电磁环境。这一环境呈现出电磁场实时变化、频谱范围无限拓宽、能量密度分布不均、信号种类繁多以及信息载荷复杂等多重特性，无疑对电子情报侦察系统及电子对抗系统提出了更为严苛的性能要求。 在电磁情报侦察的诸多环节中，认知侦察占据着举足轻重的地位。该环节依托先进的侦察系统，对复杂的电磁环境进行全面感知，进而执行电磁信号的截获、检测、识别等一系列关键任务。传统的研究重心多聚焦于单一功能辐射源的识别，尽管这在一定程度上能够为情报工作提供支撑，但在直观反映作战态势、辅助战略决策方面仍显不足。尤其值得注意的是，在当下的信息化战场上，多功能相控阵雷达以其高度的自适应能力和灵活的资源调度（包括时间、空间及能量资源）特性，以及多工作模式、多功能状态的切换能力，成为战场上的主流装备。这些特性不仅进一步加剧了雷达对抗的复杂性，也为雷达对抗领域带来了前所未有的挑战。因此，针对多功能相控阵雷达展开深入的认知领域研究，已成为提升电子战能力、服务认知电子战的迫切需求。 本书旨在为读者提供一个系统、全面的学习平台，使读者能够深入理解电磁环境分层认知的基本理论框架和表征方法，掌握电磁辐射源情报分析与建模的核心流程和技术手段。同时，通过详细阐述多功能相控阵雷达的行为认知机制和层级模型，引导读者了解电磁目标行为辨识的整体框架，进而掌握波形单元识别技术和辐射源工作模式识别方法。最终，本书将助力读者建立起对多功能相控阵雷达行为认知与辨识的完整方法论和理论体系。 全书共 8 章，内容结构安排如下： 第 1 章概述了相控阵雷达行为识别的研究背景。本章详细阐述了相控阵雷达行为识别在国内外的研究现状，深入剖析了当前研究面临的主要问题与挑战，为后续章节的展开奠定了背景基础。 第 2 章聚焦于电磁辐射源的基础理论。本章首先给出了电磁辐射源的定义与分类，随后对自然辐射源和人为辐射源的特性进行了详尽的阐述，并通过实际案例加深理解，为后续对电磁环境的深入研究提供了必要的理论支撑。 相控阵雷达行为认知与辨识概论 第 3 章从电磁环境的 “六域” 视角出发，对电磁环境进行了全面解析。本章构建了电磁环境的分层认知模型，详细介绍了电磁环境的定量表征方法，为电磁环境的精确描述与评估提供了有力的工具。 第 4 章重点研究了相控阵雷达的行为模型。本章对电磁辐射源信号进行了深入的分析与建模，通过形象化的方式展示了电磁目标行为模型。同时，针对多功能相控阵雷达，本章还进行了认知与层级模型的建立，为后续的行为辨识与状态估计提供了模型基础。 第 5 章围绕电磁目标行为辨识展开。本章给出了电磁目标行为辨识的基本框架，详细介绍了辐射源工作模式识别的基本方法，为电磁目标行为的准确辨识提供了有效的手段。 第 6 章系统探讨了相控阵雷达雷达字的提取方法。本章主要研究了基于字空间聚类的雷达字提取方法、基于改进 CLIQUE 聚类的字提取方法以及面向非平衡样本的雷达字提取方法，为雷达字的准确提取与识别提供了多种有效的技术途径。 第 7 章深入研究了相控阵雷达状态估计与预测的方法。本章首先介绍了基于隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）的多功能雷达功能状态估计方法，随后提出了基于支持向量回归（Support Vector Regression，SVR）和机动特征辅助的多功能雷达状态预测方法，为相控阵雷达状态的实时监测与预测提供了有力的技术支持。 第 8 章聚焦于相控阵雷达行为状态的识别方法。本章重点介绍了基于改进 D-S 证据理论的多功能行为状态识别方法，通过该方法实现了对相控阵雷达行为状态的准确识别，为相控阵雷达的性能评估与优化提供了重要的参考依据。 航天工程大学的曲卫教授完成了全书的撰写与统稿工作，在此过程中，邱磊副教授倾力协助，精心编写了第 1 章与第 2 章的内容，确保了相关章节的学术严谨性与实用性。同时，高天昊工程师凭借专业的技术知识，协助完成了第 8 章的撰写工作，为本书的整体质量增添了有力保障。此外，陈维高副教授负责第 7 章内容，以其深入浅出的论述，极大地丰富了本书的学术内涵。 在本书的编纂过程中，北京跟踪与通信技术研究所的姚刚副研究员与王晓婷工程师也提供了宝贵的支持。他们不仅提供了大量珍贵且富有见地的资料和意见，还为本书的完善与提升提出了诸多建设性建议。在此，我们对上述所有给予帮助和支持的专家学者表示最诚挚的感谢。此外，特别感谢苗荟女士与曲珈仪小朋友，她们作为家人的理解与默默支持，成为作者不断前行的最大动力源泉。正是有了这样的家庭后盾，才使得本书能够顺利面世。 在本书的编写过程中，我们还广泛参考并引用了众多相关著作及文献资料。对于所有原作者的辛勤劳动与智慧结晶，我们在此表示最深的敬意与感谢。 由于作者学识水平及认知能力的局限，书中难免存在疏漏与不当之处。恳请广大读者在阅读过程中能够不吝赐教，指出书中的不足，以便我们及时修正，不断完善。 曲卫 2024 年 1 月 31 日