基于多重分形分析的核爆与雷电电磁脉冲识别
2013-02-13祁树锋李夕海韩绍卿刘代志
祁树锋,李夕海,韩绍卿,冯 军,陈 蛟,刘代志
(第二炮兵工程学院,西安 710025)
远区核爆电磁脉冲探测是日内瓦国际会议规定的6种核爆探测手段之一,也是我国4种核爆探测手段之一[1]。在当前及今后一段时间,开展核爆电磁脉冲探测研究对提高我国实施禁核试核查与反核查国家技术水平,及未来空间作战中有效鉴别核电磁脉冲弹的迫切需要。
核爆炸会产生核爆电磁脉冲(Nuclear Electromagnetic Pulse,NEMP),由于NEMP传播距离远,所以远区NEMP探测是探测核爆炸的重要手段之一。NEMP处于复杂的电磁环境中,强度最大,最难排除的干扰是雷电电磁脉冲(Iightning Electromagnetic Pulse,LEMP),故核爆与雷电电磁脉冲的有效识别一直为研究重点[2-5]。采用波形统计特性分析[6]、幅度 -空间 -归一化谱特征值筛选综合选择法[7-9]、小波及分形分析方法[1,10]、信号相关特性比较[11]、主频分析[12]、分形及时变谱[13-14]等方法,对 NEMP和 LEMP特征进行研究。吴义栋等[15-17]采用短时 AR模型和 Fisher判别法,张旭荣等[18-21]用小波分析方法对NEMP和LEMP实测数据进行识别研究。
分形由 Mandelbrot[22]首次提出,并在数学、物理、化学、地球科学等各领域得到广泛应用。分形与信号间存在的自然联系,为分形理论在信号处理领域中应用奠定了基础,对非线性、非平稳线性问题处理,有其独特的研究价值。基于NEMP和LEMP信号非线性、非平稳特点,本文采用多重分形分析方法,以多重分形广义维数D2~D8及其变化率作为特征,对NEMP和LEMP识别进行研究。
1 多重分形简介
分形指具有无限精度、非常不规则、无穷自相似结构和非整数点集[22]。描述信号非平稳、非线性特征常的几种维数有:盒维数、信息维数、关联维数等[23],若准确描述分形特征,仅用单一的、取决于整体特征的标度指数远远不够。……
