[發(fā)明專利]一種基于深度學習的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011113016.5
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112068085B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金鵬;張玉石;夏曉云;張浙東;李清亮;朱秀芹;胡健;趙鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/40;G01S13/88
• 代理公司: 青島博雅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

本發(fā)明公開了一種基于深度學習的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法，包括如下步驟：步驟1，將駐留模式、不同雷達參數(shù)和海洋環(huán)境參數(shù)條件下的若干組海雜波原始數(shù)據(jù)解碼、脈壓；步驟2，針對海雜波幅度圖數(shù)據(jù)集中的每張距離門?脈沖數(shù)幅度圖，進行純化海雜波數(shù)據(jù)區(qū)域的人工標注；步驟3，對海雜波原始幅度圖數(shù)據(jù)集及相應的標簽文件，劃分為訓練集、驗證集和測試集；步驟4，構(gòu)建Faster RCNN圖像目標檢測深度學習網(wǎng)絡(luò)。本申請針對駐留模式下的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)，提供了一種基于Faster RCNN深度學習網(wǎng)絡(luò)的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法，優(yōu)點在于克服了海雜波原始數(shù)據(jù)人工預處理帶來的主觀差異性和效率低下性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達信號處理領(lǐng)域，特別涉及該領(lǐng)域中的一種基于Faster RCNN深度學習網(wǎng)絡(luò)的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法。

背景技術(shù)

在雷達對海目標檢測應用中，決定檢測性能的關(guān)鍵基礎(chǔ)是對海雜波特性的認知、感知和應用。前期由于實測雷達海雜波數(shù)據(jù)的不足，國內(nèi)外在海雜波特性研究中普遍采用的方法是海雜波物理機理研究，試圖在海雜波測量的物理條件、雷達平臺參數(shù)和海雜波特性之間建立一定的經(jīng)驗映射關(guān)系，實現(xiàn)對不同環(huán)境下海雜波的認知和預測。然而，由于實際海洋環(huán)境產(chǎn)生的海雜波異常復雜，使得海雜波物理機理的深層次認知異常困難，導致了依靠物理機理建立的海雜波特性經(jīng)驗模型預測精度低。

近年來，隨著我國對海雜波特性研究重視程度的提升，越來越多的雷達海雜波試驗平臺投入使用，海量的海雜波原始數(shù)據(jù)接踵而至，這給從海量數(shù)據(jù)特征出發(fā)，實現(xiàn)端到端的海雜波特性認知建模，擺脫物理機理建模的復雜性帶來了曙光。然而，海雜波特性認知需要基于純化的海雜波數(shù)據(jù)，海量的海雜波原始測量數(shù)據(jù)首先需要進行高效的預處理。

本申請中雷達海雜波原始數(shù)據(jù)泛指雷達照射海面的原始回波數(shù)據(jù)，由于對海觀測場景復雜，這些數(shù)據(jù)中不但包括期望的純化海雜波數(shù)據(jù)，還包括海面漂浮目標回波、船只目標回波、島礁回波、電磁干擾回波及噪聲等非海面回波數(shù)據(jù)。對海雜波特性研究而言，原始數(shù)據(jù)中這些“偽數(shù)據(jù)”或干擾數(shù)據(jù)，將嚴重影響海雜波特性的分析結(jié)果，因此需在特性分析之前進行預處理，剔除上述非雜波數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的海雜波原始數(shù)據(jù)預處理，首先根據(jù)雜噪比進行閾值判斷，然后基于雷達回波時空幅值圖和散射系數(shù)隨擦地角的變化曲線，經(jīng)驗地人工標記純化海雜波數(shù)據(jù)區(qū)域。人工標記一方面受到主觀影響缺少統(tǒng)一的標準，另一方面效率低下時間成本高，當數(shù)據(jù)量較少的時候該方法是可接受的，但是對于源源不斷的海量雷達原始海雜波數(shù)據(jù)而言，此時人工預處理提取純化海雜波數(shù)據(jù)區(qū)域則無法滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種基于Faster RCNN深度學習網(wǎng)絡(luò)的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于深度學習的雷達海雜波原始數(shù)據(jù)快速預處理方法，其改進之處在于，包括如下步驟：

步驟1，將駐留模式、不同雷達參數(shù)和海洋環(huán)境參數(shù)條件下的若干組海雜波原始數(shù)據(jù)解碼、脈壓，每組數(shù)據(jù)的IQ兩通道數(shù)據(jù)構(gòu)成海雜波復數(shù)矩陣C[k,g]，其中k表示脈沖數(shù)索引，g表示距離門索引，對上述矩陣求絕對值后繪制距離門-脈沖數(shù)幅度圖，并保存為JPG圖像，其中圖像像素固定為W*H，colorbar的色度值范圍固定為[c_min,c_max]，若干幅規(guī)范化的JPG圖像組成海雜波原始數(shù)據(jù)幅度圖數(shù)據(jù)集；

步驟2，針對海雜波幅度圖數(shù)據(jù)集中的每張距離門-脈沖數(shù)幅度圖，進行純化海雜波數(shù)據(jù)區(qū)域的人工標注，標注準則包括：雜噪比大于10dB；剔除雷達盲區(qū)對應的距離門數(shù)據(jù)，最大距離門按下式計算：式中，c代表光速，τ代表雷達脈沖寬度，r_g代表每個距離門的寬度；根據(jù)AIS船舶自動識別系統(tǒng)信息及其它輔助信息，剔除海面目標信號；剔除同頻電磁干擾條帶；雷達回波幅度隨距離連續(xù)平穩(wěn)下降；