Maskininlärning för klassificering av modulationstyp för pulsrepetitionsintervall

Radar signals are used for estimating location, speed and direction of an object. Some radars emit pulses, while others emit a continuous wave. Both types of radars emit signals according to some pattern; a pulse radar, for example, emits pulses with a specific time interval between pulses. This time interval may either be stable, change linearly, or follow some other pattern. The interval between two emitted pulses is often referred to as the pulse repetition interval (PRI), and the pattern that defines the PRI is often referred to as the modulation. Classifying which PRI modulation is used in a radar signal is a crucial component for the task of identifying who is emitting the signal. Incorrectly classifying the used modulation can lead to an incorrect guess of the identity of the agent emitting the signal, and can as a consequence be fatal. This work investigates how a long short-term memory (LSTM) neural network performs compared to a state of the art feature extraction neural network (FE-MLP) approach for the task of classifying PRI modulation. The results indicate that the proposed LSTM model performs consistently better than the FE-MLP approach across all tested noise levels. The downside of the proposed LSTM model is that it is significantly more complex than the FE-MLP approach. Future work could investigate if the LSTM model is too complex to use in a real world setting where computing power may be limited. Additionally, the LSTM model can, in a trivial manner, be modified to support more modulations than those tested in this work. Hence, future work could also evaluate how the proposed LSTM model performs when support for more modulations is added.Radarsignaler används för att uppskatta plats, hastighet och riktning av objekt. Vissa radarer sänder ut signaler i form av pulser, medan andra sänder ut en kontinuerlig våg. Båda typer av radarer avger signaler enligt ett visst mönster, till exempel avger en pulsradar pulser med ett specifikt tidsintervall mellan pulserna. Detta tidsintervall kan antingen vara konstant, förändras linjärt, eller följa ett annat mönster. Intervallet mellan två pulser benämns ofta pulsrepetitionsintervall (PRI), och mönstret som definierar PRIn benämns ofta modulering. Att klassificera vilken PRI-modulering som används i en radarsignal är en viktig del i processen att identifiera vem som skickade ut signalen. Felaktig klassificering av den använda moduleringen kan leda till en felaktig gissning av identiteten av agenten som skickade ut signalen, vilket kan leda till ett dödligt utfall. Detta arbete undersöker hur väl det framtagna neurala nätverket som består av ett långt korttidsminne (LSTM) kan klassificera PRI-modulering i förhållande till en modern modell som använder särskilt utvalda beräknade särdrag från data och klassificerar dessa särdrag med ett neuralt nätverk. Resultaten indikerar att LSTM-modellen konsekvent klassificerar med högre träffsäkerhet än modellen som använder särdrag, vilket gäller för alla testade brusnivåer. Nackdelen med LSTM-modellen är att den är mer komplex än modellen som använder särdrag. Framtida arbete kan undersöka om LSTM-modellen är för komplex för att använda i ett verkligt scenario där beräkningskraften kan vara begränsad. Dessutom skulle framtida arbete kunna utvärdera hur väl LSTM-modellen kan klassificera PRI-moduleringar när stöd för fler moduleringar än de som testats i detta arbete läggs till, detta då stöd för ytterligare PRI-moduleringar kan läggas till i LSTM-modellen på ett trivialt sätt