專利名稱：一種基于輻射源類別對的信號分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射源識別的分析領(lǐng)域，特別是一種基于輻射源類別對的信號分析方法，即信號特征篩選、加權(quán)和評估方法。
背景技術(shù)：
目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)提出了多種衡量信號特征的類別區(qū)分能力的方法，如信息增量(information gain)、信息熵(entropy)、卡方檢驗(chi-square test)和 t 檢驗(t test)等filter方法。然而，對于多類別識別任務(wù)(類別數(shù)目大于2)，僅靠這些方法就存在一個“報警缺陷”——選取的信號特征只能區(qū)分一部分類別，通常是樣本數(shù)目占多數(shù)的類別，而不能區(qū)分其他的類別，特別是樣本數(shù)目占少數(shù)的類別，從而造成有的類別識別準確率高而其他類別識別準確率較低。盡管wrapper方法理論上可以得到避免上述缺陷的最佳信號特征集合，然而該方法的探索空間龐大，計算成本非常高，因此不能直接應(yīng)用到實時性要求較高的多類輻射源識別上。信號特征選擇可以看作是信號特征加權(quán)的一種特殊情況，或者是信號特征加權(quán)的預(yù)處理過程。不幸的是，“報警缺陷”問題還沒有在現(xiàn)有的信號特征加權(quán)工作中得到重視。除了 “報警缺陷”問題外，filter特征加權(quán)方法存在著需要將數(shù)據(jù)預(yù)先進行離散化的局限性，而其他的特征加權(quán)方法，如EACH和RELIEF則局限于啟發(fā)式機制，而且易受數(shù)據(jù)輸入次序的影響。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于輻射源類別對的信號分析方法。本發(fā)明公開了一種基于輻射源類別對的信號分析方法，包括以下步驟本發(fā)明構(gòu)建各信號特征的輻射源類別對覆蓋集合，計算各信號特征的輻射源類別對覆蓋系數(shù)；根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)篩除冗余的信號特征；計算各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征；根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)計算篩選后信號特征的權(quán)值；輸出篩選出的信號特征、相應(yīng)的特征權(quán)值以及區(qū)分各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征。本發(fā)明輸出結(jié)果為基于輻射源類別對覆蓋能力篩選出的信號特征集合U，信號特征集合U中各信號特征的權(quán)值，以及區(qū)分各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋信號特征。假設(shè)獲得的一組m類輻射源數(shù)據(jù)中，每條輻射源數(shù)據(jù)由相同的N個連續(xù)型或離散型信號特征和該輻射源所屬的類別組成，且該組輻射源數(shù)據(jù)來自m個類別。其中，信號特征可以包括載頻、重頻、脈寬、脈間、脈沖聞度等等。具體而言，本發(fā)明方法包括以下步驟
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步驟1，構(gòu)建各信號特征的輻射源類別對覆蓋集合和系數(shù)，并按覆蓋能力降序排序?qū)⑤椛湓搭悇e兩兩組合成類別對，針對各信號特征f和各輻射源類別對P_q，l^P<q^ m，輻射源類別對p_q包括類別P和類別q，判斷該信號特征f能否區(qū)分該輻射源類別對，連續(xù)型(參見《統(tǒng)計學(xué)》，賈俊平，清華大學(xué)出版社，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)系列教材，2006)信號特征采用t檢驗(t-test，參見《21世紀高等學(xué)校計算機規(guī)劃教材· SPSS16實用教程》，宋志剛，謝蕾蕾，何旭洪，人民郵電出版社，2008)，離散型(參見《統(tǒng)計學(xué)》，賈俊平，清華大學(xué)出版社，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)系列教材，2006)信號特征采用卡方檢驗(chi-square test,參見《21世紀高等學(xué)校計算機規(guī)劃教材· SPSS16實用教程》，宋志剛，謝蕾蕾，何旭洪，人民郵電出版社，2008)，以P值(記為pvalf, ) O. 05為門限來判斷該信號特征能否區(qū)分該輻射源類別對，構(gòu)建每個信號特征f所能區(qū)分的輻射源類別對覆蓋集合Ω f，并在此基礎(chǔ)上計算各信號特征的輻射源類別對覆蓋系數(shù)Scoref，其計算公式如下scoref=min (l-pvalfjP_q I p-q e Ω f)(I)將N個信號特征首先按照輻射源類別對覆蓋集合大小由大到小降序排序，如果輻射源類別對覆蓋集合大小相同則按輻射源類別對覆蓋系數(shù)由大到小降序排序，排序結(jié)果記為ord = /^/2 ^……S，其中N表示信號特征的數(shù)量。步驟2，初始化前序信號特征索引為1，各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征為空首先考慮的是排序第一的信號特征，因此將前序信號特征索引設(shè)置為1，作為第一位候選信號特征，將m個輻射源類別兩兩組合構(gòu)成的m(m-1)/2個輻射源類別對的最優(yōu)覆
蓋特征向量 bv {bp—q} i ^ p < q ^ ni {b^-2，bi—3，· · ·，b]—3，bg—4，· · ·，bg—m，· · ·，b (m—1) —m }置空，即bv= (NA, NA,. . . NA)m(m_1)/2o步驟3，判斷前序信號特征的輻射源類別對覆蓋集合中是否有最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對假設(shè)存在最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對P_q，則繼續(xù)步驟4，否則進行步驟5。步驟4，將該輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征設(shè)為前序信號特征將所有前序信號特征輻射源類別對覆蓋集合中最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對在最優(yōu)覆蓋特征向量bv中的項設(shè)為i，即把前序信號特征i作為區(qū)分所述輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征。步驟5，設(shè)置后序信號特征索引設(shè)置后序信號特征索引j為i+Ι，即降序排序ord中排在前序信號特征i后面一位的特征作為后序信號特征。步驟6，判斷后序信號特征索引是否大于總特征數(shù)如果后序信號特征索引j大于總特征數(shù)N則跳至步驟11，否則繼續(xù)步驟7。步驟7，判斷后序信號特征的輻射源類別對覆蓋能力是否相對前序信號特征冗余如果后序信號特征j的輻射源類別對覆蓋集合Ω ^被前序信號特征i的輻射源類別對覆蓋集合Ω i包含，即Ω,_ 3 Ω,，則根據(jù)信號特征降序排序原理，認為后序信號特征j的輻射源類別對覆蓋能力低于前序信號特征i，即認為已知前序信號特征i的情況下后序信號特征j冗余，繼續(xù)步驟8，否則跳至步驟9。步驟8，后序信號特征作刪除標志。步驟9，更新后序信號特征索引至下一個無刪除標志的信號特征或總信號特征數(shù)加I :將后序信號特征索引j更新為排序ord中索引j之后首個無刪除標志的特征索引，如果索引j之后所有特征都有刪除標志則將后序信號特征索引j設(shè)置為N+1。
步驟10，判斷后序信號特征索引是否大于總特征數(shù)如果是繼續(xù)步驟11，否則，返回步驟7。步驟11，更新前序信號特征索引至下一個無刪除標志特征或總特征數(shù)+1 :將前序信號特征索引i更新為排序ord中索引i之后首個無刪除標志的特征索引，如果索引i之后所有特征都有刪除標志則將前序信號特征索引i設(shè)置為N+1。步驟12，判斷前序信號特征索引是否大于總特征數(shù)如果前序信號特征索引i大于總特征數(shù)N則繼續(xù)步驟13，否則返回步驟3。步驟13，篩除有刪除標志的特征并計算剩余信號特征的權(quán)值篩選出的信號特征i的權(quán)值計算如下
權(quán)利要求
1.一種基于輻射源類別對的信號分析方法，其特征在于，包括以下步驟 構(gòu)建各信號特征的輻射源類別對覆蓋集合，計算各信號特征的輻射源類別對覆蓋系數(shù)； 根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)篩除冗余的信號特征； 計算各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征； 根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)計算篩選后信號特征的權(quán)值； 輸出篩選出的信號特征、相應(yīng)的特征權(quán)值以及區(qū)分各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟 步驟1，構(gòu)建各信號特征的輻射源類別對覆蓋集合和系數(shù)，并按覆蓋能力降序排序?qū)⑤椛湓搭悇e兩兩組合成類別對，針對各信號特征f和各輻射源類別對P_q，I < p〈q < m，m為輻射源類別數(shù)，判斷該信號特征f能否區(qū)分該輻射源類別對，連續(xù)型信號特征采用t檢驗，離散型信號特征采用卡方檢驗，以P值為O. 05為門限來判斷該信號特征能否區(qū)分該輻射源類別對，記為pValf，p_q，構(gòu)建每個信號特征f所能區(qū)分的輻射源類別對的覆蓋集合Qf，并在此基礎(chǔ)上計算各信號特征的輻射源類別對覆蓋系數(shù)Scoref，覆蓋系數(shù)Scoref計算公式如下 scoref=min (l_pvalf’p_q I p-q e Ω f)(I) 將N個信號特征首先按照輻射源類別對覆蓋集合大小由大到小降序排序，如果輻射源類別對覆蓋集合大小相同則按輻射源類別對覆蓋系數(shù)由大到小降序排序，排序結(jié)果記為ord = /^/^……<t苴中N表示信號特征的最大數(shù)量； 步驟2，初始化前序信號特征索引為1，各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征為空 從第一位候選信號特征開始，將m個輻射源類別兩兩組合構(gòu)成的m(m-l) /2個輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征向量bv置空，即bv=(NA，NA,. . . NA)m(m_1)/2 ；步驟3，判斷前序信號特征的輻射源類別對覆蓋集合中是否有最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對如果存在最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對，則繼續(xù)步驟4，否則進行步驟5 ；步驟4，將該輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征設(shè)為前序信號特征將所有前序信號特征輻射源類別對覆蓋集合中最優(yōu)覆蓋特征為空的輻射源類別對在最優(yōu)覆蓋特征向量bv中的項設(shè)為i，即把前序信號特征i作為區(qū)分所述輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征； 步驟5，設(shè)置后序信號特征索引設(shè)置后序信號特征索引j為i+Ι，即降序排序ord中排在前序信號特征i后面一位的信號特征作為后序信號特征； 步驟6，判斷后序信號特征索引是否大于總信號特征數(shù)如果后序信號特征索引j大于總信號特征數(shù)N則跳至步驟11，否則進行步驟7 ； 步驟7，判斷后序信號特征的輻射源類別對覆蓋能力是否相對前序信號特征冗余如果后序信號特征j的輻射源類別對覆蓋集合Ω ^被前序信號特征i的輻射源類別對覆蓋集合Ω i包含，即Ω, =) Qi，則判定后序信號特征j的輻射源類別對覆蓋能力低于前序信號特征i，即已知前序信號特征i的情況下后序信號特征j冗余，進行步驟8，否則跳至步驟9 ；步驟8，后序信號特征作刪除標志； 步驟9，更新后序信號特征索引至下一個無刪除標志的信號特征或總信號特征數(shù)加I :將后序信號特征索引j更新為排序ord中信號特征索引j之后首個無刪除標志的信號特征索引，如果信號特征索引j之后所有特信號征都有刪除標志則將后序信號特征索引j設(shè)置為 N+l ； 步驟10，判斷后序信號特征索引是否大于總信號特征數(shù)如果是繼續(xù)步驟11，否則，返回步驟7 ； 步驟11，更新前序信號特征索引至下一個無刪除標志特征或總信號特征數(shù)+1 :將前序信號特征索引i更新為排序ord中信號特征索引i之后首個無刪除標志的信號特征索弓丨，如果信號特征索引i之后所有信號特征都有刪除標志則將前序信號特征索引i設(shè)置為N+1 ； 步驟12，判斷前序信號特征索引是否大于總信號特征數(shù)如果前序信號特征索引i大于總信號特征數(shù)N則繼續(xù)步驟13，否則返回步驟3 ； 步驟13，篩除有刪除標志的信號特征并計算剩余信號特征的權(quán)值篩選出的信號特征i的權(quán)值Weightf計算如下 min(l - ρνα f p_q)p_qeii/.x \ Ω f | weiShtf = -—^ , --(2) m {m -1)/2 步驟14，輸出篩選的信號特征、特征權(quán)值及各輻射源類別對最優(yōu)覆蓋特征篩選的信 號特征為篩選后剩余的信號特征，將篩選出信號特征構(gòu)成的集合記為集合U，各篩選信號特征的特征權(quán)值記為W= {weightf}feu，各輻射源類別對最優(yōu)覆蓋特征即為最優(yōu)覆蓋特征向量bv。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于輻射源類別對的信號分析方法，包括以下步驟構(gòu)建各信號特征的輻射源類別對覆蓋集合，計算各信號特征的輻射源類別對覆蓋系數(shù)；根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)篩除冗余的信號特征；計算各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征；根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和覆蓋系數(shù)計算篩選后信號特征的權(quán)值；輸出篩選出的信號特征、相應(yīng)的特征權(quán)值以及區(qū)分各輻射源類別對的最優(yōu)覆蓋特征。本發(fā)明根據(jù)輻射源類別對覆蓋集合和系數(shù)直觀和量化的評估了信號特征的類別區(qū)分能力，并篩選了冗余的信號特征，避免了傳統(tǒng)方法對單個信號特征進行簡單疊加而造成類別識別能力的不均衡，并用權(quán)值量化了特征評估結(jié)果。
文檔編號G06K9/00GK102930255SQ201210454378
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者徐欣, 朱霞, 王紅杰 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所