[發明專利]基于速度場感知網絡的雷達回波外推預測方法和系統

有效

• 申請號: 201711188099.2
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107748942B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 王建民;龍明盛;高志烽;王韞博
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;G06Q10/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種雷達回波外推預測方法，其特征在于，包括：

將雷達回波數據和速度場數據輸入訓練好的速度場感知雷達外推網絡模型，獲取預測的雷達回波序列；

其中，所述訓練好的速度場感知雷達外推網絡模型通過如下步驟獲取：

根據任一時刻輸入門、任一時刻遺忘門和任一時刻輸入調制門搭建任一時刻記憶；搭建任一時刻輸出門；根據所述任一時刻輸出門和所述任一時刻記憶獲取任一時刻隱藏狀態；

基于所述任一時刻隱藏狀態構建任一時刻長短時間記憶網絡結構；

通過所有長短時間記憶網絡結構搭建雷達外推網絡模型，其中，所述雷達外推網絡模型是以時刻和層為維度的二維模型；

將速度場與所述雷達外推網絡模型融合，獲取所述速度場感知雷達外推網絡模型；

將由觀測值組成的張量序列數據輸入所述速度場感知雷達外推網絡模型進行訓練，獲得所述訓練好的速度場感知雷達外推網絡模型；

將速度場與所述雷達外推網絡模型融合，獲取所述速度場感知雷達外推網絡模型進一步包括：

通過實況數據獲取過去時刻速度場，通過所述速度場感知雷達外推網絡模型獲取未來時刻速度場，所述速度場包括所述過去時刻速度場和所述未來時刻速度場；

調整所述速度場與所述雷達外推網絡模型的任一層的每一長短時間記憶網絡結構的輸入量的長寬大小相同；

將所述速度場與所述任一層的每一長短時間記憶網絡結構的輸入量按照通道方向連接，獲得所述任一層的輸入量，以使得所述速度場在所述任一層和所述任一層的上一層之間融合，獲取所述速度場感知雷達外推網絡模型；

其中，所述速度場感知雷達外推網絡模型在所述任一層之后用于預測雷達回波序列和所述未來時刻速度場。

2.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述根據任一時刻輸入門、任一時刻遺忘門和任一時刻輸入調制門搭建任一時刻記憶進一步包括：

通過以下公式獲取所述任一時刻輸入門：

其中，i_t為任一時刻輸入門，σ為S型函數Sigmoid，W_xi為計算任一時刻輸入門時和做卷積操作的卷積核，*為卷積操作，為任一時刻的輸入量，W_hi為計算任一時刻輸入門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的隱藏狀態，W_ci為計算任一時刻輸入門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的記憶，b_i為任一時刻輸入門偏差；

通過以下公式獲取所述任一時刻遺忘門：

其中，f_t為任一時刻遺忘門，σ為S型函數Sigmoid，W_xf為計算任一時刻遺忘門時和做卷積操作的卷積核，*為卷積操作，為任一時刻的輸入量，W_hf為計算任一時刻遺忘門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的隱藏狀態，W_cf為計算任一時刻遺忘門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的記憶，b_f為任一時刻遺忘門偏差；

通過以下公式獲取所述任一時刻輸入調制門：

其中，g_t為任一時刻輸入調制門，φ為雙曲正切函數，W_xg為計算任一時刻輸入調制門時和做卷積操作的卷積核，*為卷積操作，為任一時刻的輸入量，W_hg為計算任一時刻輸入調制門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的隱藏狀態，W_cg為計算任一時刻遺忘門時和做卷積操作的卷積核，為任一時刻的上一時刻的記憶，b_g為任一時刻輸入調制門偏差；

根據所述任一時刻輸入門、所述任一時刻遺忘門和所述任一時刻輸入調制門，通過下式搭建所述任一時刻記憶：

其中，為任一時刻記憶，f_t為任一時刻遺忘門，⊙為哈達瑪乘積，為任一時刻的上一時刻的記憶，i_t為任一時刻輸入門，g_t為任一時刻輸入調制門。