[發(fā)明專利]基于空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)的重頻變化穩(wěn)健目標識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011626341.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112666533B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬輝;丁軍;劉宏偉;陳婷;徐一兼;陳渤;糾博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明提出了提出一種基于空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)的重頻變化穩(wěn)健目標識別方法，用于解決訓(xùn)練和測試階段的脈沖重復(fù)頻率不匹配情況下的雷達目標識別問題。實現(xiàn)步驟為：(1)構(gòu)建空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)；(2)生成訓(xùn)練集；(3)訓(xùn)練空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)；(4)測試樣本預(yù)處理；(5)目標識別。本發(fā)明采用空間金字塔池化層替代傳統(tǒng)池化層，使得網(wǎng)絡(luò)可以從不定維度的雷達回波輸入中提取固定維度的特征，可以在測試階段不重新訓(xùn)練新模型的情況下，實現(xiàn)脈沖重復(fù)頻率穩(wěn)健分類。相較于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明提取的特征更具有可分性，大大提高了脈沖重復(fù)頻率變化場景下的雷達目標識別性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，進一步涉及到雷達自動目標識別RATR技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)的重頻變化穩(wěn)健目標識別方法。本發(fā)明可以在雷達發(fā)送的脈沖重復(fù)頻率變化場景中，對空中、地面運動的不同目標實時進行分類。

背景技術(shù)

雷達目標識別方法都有一個前提假設(shè)，雷達參數(shù)中的脈沖重復(fù)頻率需要滿足Nyquist采樣定理。然而，在實際當(dāng)中受限于雷達系統(tǒng)的軟硬件條件和工作模式，雷達脈沖重復(fù)頻率往往較低，此時將發(fā)生頻譜混疊現(xiàn)象。對于脈沖多普勒雷達而言，脈沖重復(fù)頻率決定了回波的采樣率，一般來說，脈沖重復(fù)頻率越高，目標回波中包含的信息越多，對于分類越有助益。而當(dāng)頻譜混疊現(xiàn)象發(fā)生，回波當(dāng)中就很難包含完整的信息，加劇了目標回波的分類識別難度。目前針對低重頻條件下的特征提取與分類問題，已經(jīng)有一些工作開展了相關(guān)研究。

夏鵬等學(xué)者在其發(fā)表的論文“短駐留和低重頻條件下的飛機目標識別方法研究”(空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報，2019，33(3))中提出一種基于奇異譜分析的飛機目標識別方法，該方法的具體步驟是：第一步，分析脈沖重復(fù)頻率對調(diào)制特征的影響，訓(xùn)練和測試階段的脈沖重復(fù)頻率相同；第二步，利用飛機目標調(diào)制譜線數(shù)目存在數(shù)量級上的差別，估算奇異譜中大特征值的個數(shù)來估算旋轉(zhuǎn)槳葉回波信號中的諧波個數(shù)，進而實現(xiàn)三類飛機目標的識別。該方法提出的特征在低重頻下具有良好的可分性，因此在低重頻條件下具有良好的識別效果，但是，該方法仍然存在不足之處是：該方法訓(xùn)練和測試階段的脈沖重復(fù)頻率完全相同，然而在雷達實際的工作過程中，脈沖多普勒雷達通常采用多脈沖重復(fù)頻率的工作方式，當(dāng)改變重頻時，利用一個脈沖重復(fù)頻率下的訓(xùn)練樣本訓(xùn)練出的模型不再適用新脈沖重復(fù)頻率下的測試樣本，出現(xiàn)模型失配問題，進而導(dǎo)致識別率的下降。

西安電子科技大學(xué)在其申請的專利文獻“基于分割混頻的低重頻調(diào)頻連續(xù)波雷達飛機目標分類方法”(專利申請?zhí)枺篊N201810361880.3，申請公開號：CN108594195A)中提出了一種低重頻下雷達目標識別方法。該方法的具體步驟是：第一步，通過雷達進行多個調(diào)頻周期的觀測，得到飛機目標的時域回波信號；第二步，將每個周期的時域回波信號進行分割混頻處理；第三步，提取樣本的時域和頻域波形熵特征；第四步，觀測多個飛機目標，將得到的多組目標特征進行等分，分別作為訓(xùn)練樣本和測試樣本的特征，訓(xùn)練樣本和測試樣本的脈沖重復(fù)頻率相同；第五步，利用訓(xùn)練樣本特征訓(xùn)練分類器，將測試樣本特征輸入到分類器中，得到三類飛機目標的分類結(jié)果。該方法在利用分割混頻的方法實現(xiàn)低重頻下雷達目標識別，提高了識別性能，但是該方法仍然存在不足之處是：由于該方法獲取的訓(xùn)練和測試階段的脈沖重復(fù)頻率完全相同，在雷達實際的工作中會出現(xiàn)由于模型失配而導(dǎo)致的識別率下降問題，如果要克服該方法的這個問題，則必須要錄取目標不同脈沖重復(fù)頻率下的回波樣本分別訓(xùn)練相應(yīng)的分類器，但是雷達錄取數(shù)據(jù)實驗成本的代價是巨大的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)的重頻變化穩(wěn)健目標識別方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于重頻變化導(dǎo)致的模型失配進而導(dǎo)致識別率的下降問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的思路是，針對脈沖重復(fù)頻率變化時回波信號維度的變化問題，采用空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對不同維度的回波信號輸入均可以提取固定維度的特征，實現(xiàn)對不同脈沖重復(fù)頻率下的回波信號進行穩(wěn)健分類。

本發(fā)明實現(xiàn)的具體步驟包括如下：

(1)構(gòu)建空間金字塔池化網(wǎng)絡(luò)：