[發(fā)明專利]一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710041987.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107045120B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴為龍;張弓;張楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法，首先，對(duì)實(shí)測(cè)一維距離像信號(hào)樣本提取其歸一化頻譜幅度特征并將頻譜幅度特征均勻分成小子幀；然后，分別建立相應(yīng)的因子分析模型，利用EM迭代算法計(jì)算各模型的參數(shù)得到各子幀的概率分布；接著，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中JS距離進(jìn)行子幀模型間的相似性度量，合并相似性高的相鄰子幀；最后，循環(huán)進(jìn)行第二、三步操作直到所有子幀間JS距離都大于設(shè)定閾值，結(jié)束幀合并過(guò)程輸出分幀結(jié)果。本發(fā)明基于因子分析模型，利用JS距離測(cè)度完成幀間的合并，實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的均勻分幀法和較新的概率主分量分析模型分幀效果更好，識(shí)別精度更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雷達(dá)一維信號(hào)識(shí)別的分幀方法，具體涉及一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法，尤其涉及一種通過(guò)因子分析模型和JS距離測(cè)度相結(jié)合的優(yōu)化分幀方法。

背景技術(shù)

高分辨率一維距離像(HRRP)是基于寬帶雷達(dá)探測(cè)的一種目標(biāo)反射信號(hào)，是目標(biāo)散射點(diǎn)子回波在雷達(dá)視線方向的投影矢量和，其包含了目標(biāo)的大小、形狀等重要結(jié)構(gòu)信息且相比于SAR、ISAR圖像易于獲取和處理，因此在雷達(dá)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是最有發(fā)展前景的雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別方法。

然而在實(shí)際應(yīng)用中，獲取的HRRP并不能直接用于識(shí)別，因其有3個(gè)敏感性：姿態(tài)敏感性、幅度敏感性和平移敏感性。如何解決這三個(gè)敏感性是一維距離像識(shí)別的基礎(chǔ)。其中，幅度敏感性和平移敏感性都有較為成熟的解決方案，姿態(tài)敏感性是指在散射點(diǎn)模型保持不變的范圍里，姿態(tài)的微小變化也有可能極大改變同一距離單內(nèi)散射點(diǎn)子回波的相位差從而影響HRRP回波的幅度和相位。因此，如何有效減小姿態(tài)變化對(duì)于HRRP識(shí)別的影響、根據(jù)姿態(tài)變化對(duì)一維距離像進(jìn)行合理分幀是HRRP識(shí)別的重要課題。

傳統(tǒng)的HRRP分幀方法是根據(jù)逆合成孔徑雷達(dá)成像過(guò)程中散射點(diǎn)模型不發(fā)生嚴(yán)重越距離單元走動(dòng)的條件對(duì)HRRP進(jìn)行等間隔地分幀，默認(rèn)每幀服從相同的模型。然而這種方法并不合理，在目標(biāo)姿態(tài)不停變化的過(guò)程中，變化快慢應(yīng)直接影響分幀的結(jié)果，也就是說(shuō)幀大小應(yīng)由目標(biāo)姿態(tài)變化快慢進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。對(duì)于自適應(yīng)分幀，前人也提出了多種方法，如基于信號(hào)相似度的分幀、基于子空間模型的HRRP分幀方法、基于概率主分量分析模型和KL距離的分幀方法等，這些方法都在一定程度上完成了分幀隨著目標(biāo)姿態(tài)變化的自適應(yīng)調(diào)整過(guò)程，在識(shí)別率上也取得了較好的效果，但都有一定的缺陷，即對(duì)于HRRP的噪聲考慮欠佳，沒(méi)有考慮噪聲的存在或者假設(shè)噪聲方差固定，這與現(xiàn)實(shí)情況不相符合，影響了實(shí)際分幀的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提出一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法，通過(guò)提取HRRP的頻譜幅度特征并建立因子分析模型，結(jié)合合理的JS距離度量完成準(zhǔn)確的分幀。由于因子分析模型結(jié)合實(shí)際情況，合理考慮了HRRP信號(hào)的噪聲分布，將不同幀的噪聲方差設(shè)為不同的值，由EM算法求得的分布模型更加貼合實(shí)際，再通過(guò)JS距離的完成較KL距離更合理的相似性度量，實(shí)現(xiàn)了相較于前人方案更精確的分幀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也充分證實(shí)了這點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法，即使在噪聲環(huán)境下本方案依然可以完成較為準(zhǔn)確的分幀，相比于前人所提的基于概率主分量和KL距離分幀方法識(shí)別率提高2個(gè)百分點(diǎn)左右。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于因子分析模型的一維距離像自適應(yīng)分幀方法，步驟如下：

第1步：對(duì)第k類一維距離像樣本集X＝[x₁,x₂,...,x_M]，提取其歸一化頻譜幅度特征P＝[p₁,p₂,...,p_M]；