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  • UNIVERSIDADE DE BRASLIA

    FACULDADE DE TECNOLOGIA

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

    IDENTIFICAO DE SINAIS RADAR PULSADOS POR

    MEIO DE TRANSFORMADA DE WAVELET CONTNUA E

    REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

    ANDR LUIZ BANDEIRA MOLINA

    ORIENTADOR: FRANCISCO ASSIS DE OLIVEIRA NASCIMENTO

    DISSERTAO DE MESTRADO EM ENGENHARIA ELTRICA

    PUBLICAO: PPGENE.DM 287A/06

    BRASLIA/DF: DEZEMBRO 2006

  • ii

  • FICHA CATALOGRFICA

    MOLINA, ANDR LUIZ BANDEIRA Identificao de Sinais Radar Pulsados Por Meio de Transformada de Wavelet Contnua e Redes Neurais Artificiais [Distrito Federal] 2006. xviii, 94p., 297 mm (ENE/FT/UnB, Mestre, Engenharia Eltrica, 2006) Dissertao de Mestrado Universidade de Braslia. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Eltrica. 1. Transformada de wavelet 2. Redes neurais artificiais 3. Identificao de assinatura espectral 4. Sinal radar pulsado I. ENE/FT/UnB II. Ttulo (srie) REFERNCIA BIBLIOGRFICA

    MOLINA, A. L. B. (2006). Identificao de Sinais Radar Pulsados Por Meio de

    Transformada de Wavelet Contnua e Redes Neurais Artificiais. Dissertao de Mestrado

    em Engenharia Eltrica, Publicao PPGENE.DM-287A/06, Departamento de Engenharia

    Eltrica, Universidade de Braslia, Braslia, DF, 94p.

    CESSO DE DIREITOS

    AUTOR: Andr Luiz Bandeira Molina.

    TTULO: Identificao de Sinais Radar Pulsados Por Meio de Transformada de Wavelet

    Contnua e Redes Neurais Artificiais.

    GRAU: Mestre ANO: 2006

    concedida Universidade de Braslia permisso para reproduzir cpias desta dissertao

    de mestrado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e

    cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte dessa dissertao

    de mestrado pode ser reproduzida sem autorizao por escrito do autor.

    ________________________

    Andr Luiz Bandeira Molina SQS 113, Bloco B, ap 605, Braslia. 70376-020 Braslia DF Brasil.

    iii

  • s memrias de meus avs,

    Waldemar da Costa Bandeira e

    Felicidade Rodrigues da Silva Bandeira,

    e de meu tio, Adenlcio da Costa Bandeira.

    Desejo-lhes muita paz e harmonia,

    e que esta dedicatria eternize

    suas presenas e o que vocs

    representaram para mim.

    iv

  • AGRADECIMENTOS

    Depois desta vitria, faz-se necessrio reconhecer a importncia daqueles que estiveram

    presentes nesta caminhada.

    Primeiramente, agradeo a Deus, por permitir a concluso de mais uma jornada.

    Agradeo minha famlia, que sempre me incentivou e apoiou nos desafios aos quais me

    propus, e minha querida Patrcia, pela pacincia, carinho e compreenso sem limites.

    Ao meu orientador, professor Francisco Assis, cuja ajuda foi imprescindvel para a

    concluso desta dissertao, e que mostrou ser um grande amigo em todas as horas.

    Agradeo aos meus companheiros de trabalho do Centro de Computao da Aeronutica

    de Braslia, que me apoiaram durante todos os momentos difceis dessa jornada e, em

    especial, ao Tenente Coronel Selmo Maciel Tupinamb, cuja compreenso e incentivo

    permitiram a dedicao necessria para a concluso deste Mestrado.

    Agradeo, por fim, a todos os professores desta instituio e aos colegas que fiz.

    Muito Obrigado.

    v

  • RESUMO

    IDENTIFICAO DE SINAIS RADAR PULSADOS POR MEIO DE

    TRANSFORMADA DE WAVELET CONTNUA E REDES NEURAIS

    ARTIFICIAIS

    Autor: Andr Luiz Bandeira Molina

    Orientador: Francisco Assis de Oliveira Nascimento

    Programa de Ps-graduao em Engenharia Eltrica

    Braslia, dezembro de 2006

    O Deinterleaving de seqncias de pulsos de sinais radar uma tarefa essencial para a

    identificao de radares em guerra eletrnica. Algumas formas de se realizar o

    deinterleaving baseiam-se em tcnicas temporais, que utilizam histogramaes e

    recursividade, e em tcnicas baseadas em transformadas ortogonais, que utilizam as

    assinaturas espectrais para deteco das seqncias. Qualquer uma das abordagens onera

    grande esforo computacional. Entretanto, as tcnicas que utilizam transformadas

    ortogonais so mais robustas devido s propriedades de minimizao da correlao entre as

    diversas fontes de sinais. As assinaturas espectrais no espao transformado apresentam um

    comportamento tpico mais evidente.

    Este trabalho prope uma tcnica composta de trs etapas distintas. Primeiramente, tem-se

    um pr-processamento pelo qual toda a faixa de valores de interesse segmentada em sub-

    faixas por meio de subamostragens e filtragem digital. Em seguida, utiliza-se a anlise

    tempo-freqncia por meio da transformada de wavelet contnua de forma a separar os

    padres espectrais de interesse. Na ltima etapa, implementado um processo de

    identificao de assinatura espectral baseado em redes neurais artificiais. Tambm

    apresentada toda a formulao matemtica necessria para o estabelecimento das

    condies de contorno e elaborao dos procedimentos dedicados.

    vi

  • Os algoritmos foram desenvolvidos em linguagem MATLAB para simulao e validao

    dos modelos. Os resultados de simulao computacional mostram um bom desempenho e

    robustez desses algoritmos quando uma grande quantidade de fontes de sinais radar

    pulsados est presente. O modelo proposto fornece boa preciso da assinatura espectral, o

    que possibilita a identificao dos sinais radar pelas redes neurais artificiais.

    vii

  • ABSTRACT

    IDENTIFICATION OF PULSED RADAR SIGNALS BY MEANS OF WAVELET

    CONTINUOUS TRANSFORM AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS

    Author: Andr Luiz Bandeira Molina

    Supervisor: Francisco Assis de Oliveira Nascimento

    Programa de Ps-graduao em Engenharia Eltrica

    Braslia, December of 2006

    The deinterleaving of radar signal pulse sequences is an essential work for the radar

    identification in electronic warfare. Some ways of performing deinterleaving are based on

    temporal techniques, that use histogram and recursivity, and in techniques based on

    orthogonal transforms, that use spectral signatures for the detection of the sequences. Any

    of them require heavy computational power. However, the orthogonal transform

    techniques are more robust due to the properties of correlation minimization among the

    several signal fonts. The spectral signatures in the transformed space show a typical

    behavior more clearly.

    This work proposes a technique composed of three distinct phases. First, there is a

    preprocessing by which the whole interval of interest is segmented into sub intervals by

    means of downsampling and digital filtering. After that, it is used a time-frequency

    analysis by means of continuous wavelet transform, separating the spectral patterns of

    interest. Finally, it is implemented an identification process of spectral signature based on

    artificial neural networks. It is also described all the necessary mathematics concepts to the

    establishment of the contour conditions and elaboration of the dedicated procedures.

    The algorithms were developed in MATLAB for the simulation and validation of the

    models. The results of the computer simulation show a good performance and robustness

    of these algorithms when several sources of pulsed radar signals are present. The proposed

    viii

  • model gives a good precision for the spectral signature, what makes the identification of

    radar signals possible by means of the artificial neural networks.

    ix

  • SUMRIO

    1 - INTRODUO ............................................................................................................. 1

    1.1 - APRESENTAO DO PROBLEMA................................................................... 1

    1.2 - ESTADO DA ARTE................................................................................................ 2

    1.3 - SOLUO PROPOSTA......................................................................................... 4

    1.4 - ORDEM DE APRESENTAO ........................................................................... 5

    2 - RADARES, RECEPTORES E PROCESSAMENTO EM GUERRA

    ELETRNICA .................................................................................................................... 7

    2.1 - RADARES................................................................................................................ 7

    2.1.1 - Medio de Distncia e Resoluo .............................................................. 11

    2.1.2 - Tipos de Radares em Guerra Eletrnica.................................................... 13

    2.2 - RECEPTORES E PROCESSAMENTO EM GE............................................... 14

    2.2.1 - Receptores de GE ......................................................................................... 14

    2.2.2 - Processamento em GE.................................................................................. 16

    2.3 - DEINTERLEAVING ............................................................................................ 18

    2.3.1 - Tcnicas de Deinterleaving .......................................................................... 20

    3 - FERRAMENTAS MATEMTICAS UTILIZADAS NA SOLUO DO

    PROBLEMA ...................................................................................................................... 22

    3.1 - TRANSFORMADA DE WAVELET CON