资源描述：
《小波变换在核爆电磁脉冲信号识别中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、小波变换在核爆电磁脉冲信号识别中的应用第21卷第5期1999年9月电子科学学刊JOURNALOFELECTRONICSv0l21No.5Sept.1999小波变换在核爆电磁脉冲信号识别中的应用1目张旭裴张妙兰/刘新中一7;触学研触惊功㈣'电千扰中识别出接爆电磁脉冲信号是核爆电磁脉冲探测的关键技术.传统的识别方法利用博里叶变换的方法在频域范围内选择六十特征值.联合对信号进行逐一筛选.本文利用小波变换良好的时频局部化特性对两类信号分别进行了研究.只需利用三个特征值就可达到以前的识别精度,取得了较好的识别效果.这有可能使电磁脉冲探测手段进入核监测领苏专家就曾在
2、日内瓦召开过有关电磁脉冲理论方面的研究会议,但由于雷电电磁脉冲的干扰,使识别遇到了很大的困难,许多国家相继停止了这方面的研究【.我国对核电磁脉冲的研究始终处于世界的前列.几十年来,我们先后研制了第一代和第二代电磁脉冲探测设备.为了更好地进行核监测和核打击效果的侦察,对电磁脉冲手段的深入研究仍具有十分重要的战略意义.传统的软件识别方法为归一谱特征值筛选法,即在傅里叶变换的基础上提取六个特征值,分别计算它们的识别域来对信号进行逐一筛选.由于傅里叶变换的局限性,使得特征值的误判率比较高,要想获得高的可靠性指标必须用多个不相关的特征参数来保证,这样计算量非常大,
3、识别过程必然复杂.小渡分析或多分辨分析近年来在法,美英等国成为众多学科共同关注的热点,它优于傅里叶变换的地方是它在时域和频域同时具有良好的局部化性质【.因此将小渡变换应用于核爆与雷电电磁脉冲信号的识别领域中,将会达到良好的效果.2Mallat算法在核爆和雷电信号识别中的应用2.1Mallat算法的应用利用Daubechies小波基N=2时的小波函数分别对两类信号进行分析【,按Mallat算法将信号分解成了不同的频率通道成分.2.2特征值的选择通过对两类电磁脉冲信号小渡变换的波形图进行分析观察,发现有以下几个特点:(1)在某些频率通带内,核爆信号的极大值和
4、极小值个数通常在固定的范围内,而雷电信号则或多或少.当分辨率为20时,这一特征变得尤为明显.(2)在小波域下核爆信号的纵向对静性比雷电信号的好,当分辨率为2时,核爆信号的第二个大于0.2倍最大峰值的极大值与其下一个极值的比值趋于1,雷电信号则不具备这一特点.(3)特征值△t表示0—400#s范围内最大峰值对应的时间值与第二大峰值对应的时间值的差.核爆信号经小波变换后,峰值变化到某一程度时所持续的时间为一固定值,而雷电信号则或长或短,当分辨率为2时,这一特征最为明显.3经验算法的讨论和结果分析在传统的识别方法中,根据爆炸当量的不同,可以把核爆信号分成若干域
5、,对不同区域进行分别讨论.由于0域具有实用意义,因此作者仅对这一区域做重点讨论.3.1经验值的讨论所谓经验值的产生过程是这样的:根据计算和观察发现,核爆信号的特征值的数值范围通常相对集中在一个区域内,我们可以暂不考虑它的置信区间,仅1997-11-11收到.1998-06-05定稿5期张旭荣等:小渡变换在棱爆电磁脉冲信号识别中的应用711将它们的最大值和最小值作为识别区域的边界值.实践证明,这样做具有一定的置信度.将这一方法引用到利用小波分析进行的研究中,并与FFT方法进行比较,可以得出一些有意义的结论.表1为经傅里叶变换后核爆信号域)在频域下五个特征值
6、的取值范围,以及将上述特征值范围作为经验识别域对i00个雷电电磁脉冲信号进行逐一筛选的识别错误率.其中,为大于半峰值的极大值个数,,为归一谱前沿斜率,髓2为归一谱后沿斜率,为归一谱偏斜,为归一谱峭度.ll墨1l凰2l厶K特征值范围l110198809~0320221l一0i09790~一0.085470l1.821068~2082530.6.060271~7.783828识别错误率l88%120%l17%l6%6%由于这五个特征值是互不相关的.其识别可靠性可用下式表示P=088×0,2×017×0.06=09998.(1)利用DaubechiesN=2时
7、的小渡基分别对Ql域的核爆电磁脉冲信号和100个雷电电磁脉冲信号进行分析,得出核爆电磁脉冲信号在不同分辨率下的取值范围,以及雷电电磁脉冲信号在不同分辨率下的经验识别错误率.由于在不同的分辨率下,三个特征值的识别精度均不相同,我们可以取不同分辨率下的错误率的最小值,从而也就决定了应该在哪一个分辨率下选取三个特征值,如表2.通过对三个特征值的分析,可以看出.它们在小渡域下的工程意义是互不相关的,根据概率论的相关知识,系统的识别可靠性可用下式描述:P=1一Psv,R}尸△=1—0.06×0.02×0.13=0,9998.(2)将小波分析后的数据结果与傅里叶变换
8、后的结果进行比较,得到:利用小波理论对信号进行分析得到的识别可靠性,与FFT方法
