[發(fā)明專利]基于自相關和CAM網絡的HRRP數(shù)據(jù)去冗余方法

有效

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• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110969203B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 林財永;方宇強;徐燦;殷智勇;周海俊;韓蕾;許潔平;李智
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/774;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發(fā)明屬于雷達信號處理領域，尤其涉及一種基于自相關和CAM網絡的HRRP數(shù)據(jù)去冗余方法。包括以下步驟：S1自相關處理；S2生成訓練集；S3構建CAM網絡；S4計算自相關函數(shù)的權重值；S5設定門限，確定冗余區(qū)域；S6X(k)去冗余。本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明利用深度學習方法確定數(shù)據(jù)中對識別起關鍵作用的區(qū)域，實現(xiàn)對不同類別目標樣本數(shù)據(jù)精準的去冗余處理；(2)本發(fā)明對HRRP數(shù)據(jù)自相關函數(shù)每一個距離單元都賦予權重，通過權重大小量化了每個單元對識別的貢獻程度，凸顯數(shù)據(jù)中對分類起重要作用的關鍵區(qū)域，增加了網絡的可解釋性；(3)本發(fā)明無需對HRRP數(shù)據(jù)進行包絡對齊處理，大大簡化了處理過程，同時保證了分類識別效果。

技術領域

本發(fā)明屬于雷達信號處理領域，尤其涉及一種基于自相關和類激活映射(ClassActivationMap,CAM)網絡的高精度距離像(High Resolution Range Profile,HRRP)數(shù)據(jù)去冗余方法。

背景技術

隨著現(xiàn)代電子信息技術的快速發(fā)展和智能化水平的提高，雷達目標自動識別技術也得到了飛速發(fā)展，在軍事、無人駕駛、安防以及空間遙感等多個領域得到了廣泛應用。HRRP是利用寬帶雷達信號獲得的目標散射點子回波沿雷達視線方向上投影的矢量和，它包含了目標結構信息，能夠提供目標徑向的相對幾何關系，對目標識別與分類具有十分重要的價值。同時，HRRP具有易于獲取和便于處理的優(yōu)勢，因此在雷達目標自動識別領域受到了廣泛的關注。

利用HRRP進行雷達目標識別，傳統(tǒng)方法通常先提取HRRP的統(tǒng)計特征或變換域統(tǒng)計特征，包括提取HRRP的頻譜強度，雙譜特征和散射點個數(shù)等，然后采用相關技術或匹配濾波技術對提取的特征進行模式分類。但是這些特征都是基于人在回路中的方式進行設計選擇，需要花費大量時間精力，同時存在很大的不確定性，對不同雷達，不同目標類型的泛化能力較弱。隨著人工智能的快速發(fā)展，許多學者提出了基于人工神經網絡的目標識別方法，包括卷積神經網絡(Convolutional Neural Network,CNN)，多層感知機(Multiple LayerPerceptron,MLP)、遞歸神經網絡(Recurrent Neural Network,RNN)和殘差神經網絡(Residential Network，ResNet)等。基于人工神經網絡的識別方法取得了很好的識別效果，不僅可以大大降低特征提取的時間精力，還可提高對目標的識別精度。實際中，雷達為了保證有效進行目標觀測和跟蹤，獲得的HRRP數(shù)據(jù)是存在冗余的，包含目標信息的關鍵區(qū)域只占其中一部分。這部分區(qū)域由于受到噪聲影響，很難將其從HRRP數(shù)據(jù)中有效劃分出來，必然存在大量冗余信息。不論是傳統(tǒng)識別方法的特征提取還是人工神經網絡的訓練，這些冗余信息無疑增加計算開銷，給計算平臺的存儲和計算性能提出了更高要求，同時還會導致識別時間的增加。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于自相關和CAM網絡的HRRP數(shù)據(jù)去冗余方法。數(shù)據(jù)自相關處理不僅能夠保留反映目標回波包絡變化的信息，同時能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對齊，化簡了數(shù)據(jù)預處理過程。CAM網絡則通過在網絡的特征輸出層后加入全局平均池化(Global Average Pooling,GAP)層，將輸出的多維特征向量轉換成一維特征向量，并利用訓練得到的類別權重計算HRRP數(shù)據(jù)自相關處理結果中不同距離單元對識別貢獻的權重，從而確定包含目標信息的關鍵區(qū)域和冗余區(qū)域。本發(fā)明能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對齊，并確定數(shù)據(jù)的冗余區(qū)域，通過刪除冗余區(qū)域從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的去冗余。

為達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來具體實現(xiàn)，一種基于自相關和CAM網絡的HRRP數(shù)據(jù)去冗余方法，包括以下步驟：

S1自相關處理

S1.1 HRRP數(shù)據(jù)自相關。對HRRP數(shù)據(jù)進行自相關操作，其公式如下

其中x(m)表示HRRP數(shù)據(jù)序列，N表示序列長度，k表示數(shù)據(jù)平移的距離單元數(shù)。自相關函數(shù)R(k)在k＝0時取得最大值，且關于零點軸對稱分布。

S1.2數(shù)據(jù)截取。