[發明專利]一種基于DBN模型的雷達信號工作模式識別方法

在審

• 申請號: 201710722264.1
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN108051781A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 郭立民;張艷蘋;陳濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于DBN模型的雷達信號工作模式識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)特征選取，通過對雷達信號時頻域參數分析，選取合適特征；

(2)對輸入特征進行歸一化處理；

(3)將歸一化后的各特征加入DBN網絡訓練，仿真分析識別效果。

2.根據權利要求1所述的一種基于DBN模型的雷達信號工作模式識別方法，其特征在于，所述的步驟(1)中選取的特征具體為：

載頻、PRI、脈寬、發射帶寬、占空比、脈沖壓縮比、最大非模糊速度、總模糊度、距離分辨率及調制類型十個特征，

(1.1)載頻：未調制的無線電、雷達、載波通信或其他發射機產生的頻率，即一個特定頻率的無線電波，超高頻波段(UHF)多為遠程警戒雷達，用于監視宇宙飛船、洲際導彈等目標，L波段是地面遠程對空警戒雷達的首選頻段，頻率處于該波段的雷達能夠得到較好的目標檢測性能；

(1.2)脈沖重復間隔(PRI)：與雷達的性能要求和工作任務有著緊密的聯系，PRI類型處于固定模式一般為搜索和跟蹤雷達，其擾動在PRI均值的1％，主要用于MTI和脈沖多普勒雷達，PRI為突發類型則有很大的擾動，調度PRI的模式較為復雜，主要用于電子掃描、多功能計算機控制雷達系統，通常PRI值會隨著目標的情況不同而自適應調整；

(1.3)脈沖寬度(PW)：電流或者電壓隨時間有規律變化的時間寬度，影響雷達的作用距離和距離分辨率；

(1.4)發射帶寬：發射信號所包含諧波的最高頻率與最低頻率之差，即該信號所擁有的頻率范圍；

(1.5)占空比：一個脈沖循環內，通電時間相對于總時間所占的比例；

(1.6)脈沖壓縮比；

(1.7)最大非模糊速度：如果兩個相鄰脈沖的目標回波相位差是2π的倍數，系統則會把目標視為靜止目標過濾掉，此時目標的徑向運動速度即為最大非模糊速度，計算公式為：

(1.8)總模糊度：雷達的最大非模糊距離和最大非模糊速度的乘積稱之為雷達的總模糊度，計算公式為：

(1.9)距離分辨率：雷達信號的距離分辨率與帶寬有著密切關系，帶寬越大，距離分辨率越低，計算公式為：

(1.10)雷達調制類型：只定義兩種脈內調制類型：相位編碼脈沖信號，頻率編碼脈沖信號。

3.根據權利要求1所述的一種基于DBN模型的雷達信號工作模式識別方法，其特征在于，所述的步驟(2)具體為：

采用min-max標準化方法，通過對原始數據進行線性變化，將結果映射到[0,1]之間，轉換函數：

其中max為樣本數據的最大值，min為樣本數據的最小值。

4.根據權利要求1所述的一種基于DBN模型的雷達信號工作模式識別方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體為：

(3.1)DBN由受限玻爾茲曼機(RBM)為基本單元搭建信任網絡，采用了逐層初始化和在最后一層進行有監督的反向傳播微調的方法，實現對數據的降維及分類；

(3.2)RBM是典型的能量模型，在已知可視層v的情況下，隱藏層的各單元hi之間是相互獨立的；在已知隱藏層h的情況下，可視層各單元vi是相互獨立的，即同層之間各單元相互獨立，隱藏層與可視層相互影響；

RBM的能量函數E(v,h)定義為

E(v,h)＝-bTv-cTh-hTWv

其中b,c分別為可視層和隱藏層的偏置，W為可視層與隱藏層之間的權重；

由于在RBM中，同層內各單元相互獨立，故

P(h|v)＝Πip(hi|v)

P(v|h)＝Πjp(vj|h)

在二元制即vj,hi∈{0,1}的情況下，我們可以得到

P(vj＝1|h)＝sigm(bj+Wj′h)

(3.3)對比散度(CD)就是通過計算各層單元取值為1的概率對下一層進行重構，是一種成功的用于求解對數似然函數關于未知參數梯度的近似的方法，各參數的更新規則如下：

W←W+ε[P(h1i＝1|v1)v1′-P(h1i＝1|v1)]

b←b+ε(v1-v2)

c←c+ε[P(h1.＝1|v1)-P(h2.＝1|v2)]

(3.4)BP網絡是一種有監督的分類器，其訓練過程分為具體前向和后向。在前向傳播過程中，輸入特征向量得到輸出層的預測分類類別；后向傳播的作用是通過實際分類結果和期望分類結果對比，根據誤差回調DBN各層權值。