基于半参数化概率密度估计的雷达目标识别

该文针对雷达目标高分辨距离像(High-Resolution Range Profile, HRRP)识别中距离单元回波幅值统计建模所面临的概率密度模型选择问题,提出一种基于半参数化概率密度估计的雷达目标识别方法。半参数化概率密度估计从参数化概率密度估计出发,有效利用了高分辨距离像各距离单元幅值近似服从Gamma分布的经验知识,并且通过非参数化修正因子对Gamma模型进行修正,达到参数化方法和非参数化方法优缺互补的目的。基于5种飞机模型高分辨距离像数据的仿真实验证明了该文方法的有效性。     

基于非参数化概率密度估计的雷达目标识别

针对雷达目标识别中,参数化方法估计高分辨距离像的概率密度存在的模型失配问题,提出一种非参数化方法基于累计量的随机学习算法,估计距离像的概率密度。该算法运用多层感知器估计训练样本的分布函数,然后求导得到概率密度。该算法不仅能全面、精确地估计概率密度,而且回避了许多其他非参数方法面临的窗宽敏感性问题。基于外场实测数据的实验证明了该文方法的有效性。     

基于参数化统计模型的雷达HRRP目标识别方法综述

现代战争日趋信息化和智能化,雷达自动目标识别技术(RATR)在国家安全防卫和战略预警等军事应用方面发挥着更加重要的作用。高分辨距离像(HRRP)反映了目标散射点沿雷达视线方向的分布情况,包含了目标丰富的结构信息,对目标识别十分有价值,已成为RATR领域的研究热点。参数化统计建模旨在构建参数化数学模型表征观测数据的分布特性,是估计数据概率分布和挖掘数据隐含信息的重要手段。基于参数化统计模型的雷达HRRP目标识别就是在对HRRP参数化统计建模的基础上,直接利用估计的概率分布进行统计识别或将获取的隐含信息输入分类器进行识别。由于模型具有可融入一定的先验知识、扩展灵活、提供待求参数的不确定性评价以及能结合贝叶斯理论实现自动定阶等优势,基于参数化统计模型的HRRP识别方法整体识别性能优于其他方法,是目前HRRP识别的重点研究方向。该文从浅层和深层参数化统计建模两方面,对近15年的雷达HRRP目标识别方法进行了归纳总结,并分析了各类方法的特点和存在的问题,最后对基于HRRP参数化统计建模的雷达目标识别发展方向进行了展望。      

基于注意循环神经网络模型的雷达高分辨率距离像目标识别

针对雷达高分辨率距离像(HRRP)数据的识别问题,该文利用HRRP生成的时序特性,提出一种基于循环神经网络的注意模型。该模型利用具有记忆功能的循环神经网络对时域数据进行编码,并根据HRRP中不同距离单元所映射的隐层对目标识别的重要性,自适应地赋予隐层不同的权值系数,并根据隐层特征编码特征进行HRRP目标识别。该模型利用了隐藏在HRRP数据内部的目标结构信息,提高了特征的区分度。实测数据的实验结果表明,该方法可以有效地进行识别,在样本存在一定余度数据和样本偏移的情况下,都能准确地找出目标支撑区域。     

基于样本紧密度的雷达高分辨距离像识别方法研究

模板库是基于高分辨距离像(HRRP)进行雷达自动目标识别的关键。由于真实目标复杂的电磁散射特性及背景杂波的存在,基于传统平均HRRP模板库的目标识别方法的实用性能有限。该文分析了雷达目标HRRP样本集在单位超球面上的空间分布特征,构建了类心+紧密度球特征模板库,定义了基于紧密度球的距离度量方法,最后提出基于样本紧密度的HRRP识别方法。基于公共MSTAR数据的实验结果表明该方法具有良好的工程实用性能。     

基于距离多结构的末制导雷达目标识别方法研究

针对目前末制导雷达在目标识别时未充分利用其在搜索阶段获得的高分辨距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)序列的情况,提出了基于宽带雷达目标HRRP序列的距离多结构识别方法.该方法首先获取末制导雷达在搜索阶段与目标相对视线变化的HRRP序列,然后通过与不同基本几何体在相应方位角雷达散射截面积变化的趋势按照最大匹配准则获得目标距离多结构,最后判断目标与基本几何体的结构相似性参数概率形式提取识别需要的特征,完成对舰船目标的识别.通过对三种典型编队目标的仿真与外场非编队舰船目标的实测数据表明该方法是有效的.     

基于稳健深层网络的雷达高分辨距离像目标特征提取算法

特征提取是雷达高分辨距离像(HRRP)目标识别的核心技术。传统的特征提取算法多采用浅层的模型结构,容易忽视样本的内在结构,不利于学习有效的分类特征。针对这一问题,该文利用多层非线性网络实现特征学习,构建了基于深层网络的雷达HRRP目标识别框架。利用平均像在散射点不发生越距离单元走动的方位帧内具有稳健物理特性的性质,提出了堆栈联合稳健自编码器。该网络由一系列联合稳健自编码器堆栈化实现,在匹配原始HRRP样本的同时,约束同帧样本趋近于平均像,并将网络的最终输出作为分类器的特征输入。基于实测HRRP数据的实验结果验证了所提算法的有效性。     

基于TSB-HMM模型的雷达高分辨距离像目标识别方法

针对雷达高分辨距离像(HRRP)的识别问题,该文提出了一种基于时域特征的截断Stick-Breaking过程隐马尔可夫模型(TSB-HMM),并建立了基于TSB-HMM模型的分层识别算法,利用TSB-HMM模型结合时域特征和功率谱特征对HRRP进行分层识别。实测数据的实验结果表明,该方法是一种有效的雷达HRRP识别方法,分层识别的算法可极大提高目标的平均识别率。特别是在训练样本数极少的情况下,TSB-HMM 模型仍能获得较好的识别性能。     

基于核主分量分析和支持矢量数据描述的雷达目标模糊识别方法

针对雷达目标高分辨距离像(HRRP)存在大量的信息冗余,易受到噪声的污染,可分性较差等问题,本文利用核方法解决非线性问题的优点,提出了基于核主分量分析(KPCA)的雷达目标HRRP特征提取与基于支持矢量数据描述(SVDD)的雷达多目标模糊识别方法.在特征提取过程中,利用KPCA对雷达目标HRRP做降噪与降维处理,使得HRRP降低噪声和姿态角的敏感性;在识别过程中,首先在特征空间求得包含每一类目标训练样本的最小超球体,然后根据各个测试样本到最小超球体球面的距离构造属于各个类别的模糊隶属度,根据模糊隶属度的大小判断测试样本所属的类别.仿真实验结果表明,本文提出的算法应用于雷达多目标识别时,具有较高的正确识别率;同时基于SVDD多目标模糊识别算法训练过程只需对每一类目标进行训练,因此具有计算量小,稳健性能优等优点.所以本文提出的KPCA特征提取与SVDD雷达多目标模糊识别方法有很强的实用性.     

基于空时融合隐马尔科夫模型的舰艇编队目标识别方法

基于末制导雷达搜索舰艇编队目标时获得的目标大角域高分辨距离像(HRRP)信息,该文建立了描述单个HRRP样本内向量之间统计关系的各态历经空间隐马尔可夫模型(SHMM)和描述HRRP样本之间统计关系的从左到右时间隐马尔可夫模型(THMM)。与对一类目标全方位角训练数据只建立一个THMM模型的方法相比,该方法充分利用目标的大角域HRRP信息,提高了识别性能。通过对5类舰船目标的仿真和3类民用船只的外场实测数据分析表明该方法的有效性。     

最大间隔核优化的雷达目标高分辨距离像识别新方法

基于目标高分辨率距离像的雷达自动目标识别技术在军事和民用上都有巨大的应用价值。但是由于雷达目标高分辨距离像的姿态敏感性以及高特征维数,造成了其非线性可分性。针对此问题,本文提出了一种基于最大间隔核优化的雷达目标高分辨距离像识别方法。本方法首先采用了最大间隔准则算法来优化数据依赖核函数,然后利用支持向量机分类器实现了雷达目标高分辨距离像识别,最后进行了基于5种战斗机目标高分辨距离像的实验仿真。实验结果表明了基于最大间隔核优化的目标识别算法对于SVM分类器可以有效实现核函数优化,从而能够提高目标识别性能。      

基于线性动态模型的雷达高分辨距离像小样本目标识别方法

为了解决雷达高分辨距离像识别系统对训练样本需求量过大的问题,该文提出一种基于线性动态模型的小样本目标识别方法。首先分析了距离像频谱的统计特性,然后从其广义平稳性出发,使用线性动态模型对距离像频谱幅度建模,并用期望最大化算法估计模型参数。实测数据的实验结果表明:即使在很少的训练样本条件下,该方法仍能获得较高的正确识别率和良好的拒判性能。     

多视角距离像序列弹道目标的进动参数估计

进动参数是中段目标识别的重要特征来源,该文以锥形弹头为研究对象,分析了进动参数、目标结构参数对一维距离像上目标长度的影响,建立了高分辨雷达多视角观测模型。在此基础上,提出了一种基于多视角时间-距离像对进动特征及结构特征进行联合估计的算法,并对其CRB进行了推导。该算法利用多部高分辨雷达所观测的目标投影长度变化信息实现了无先验信息下进动参数与目标结构参数的高精度估计。仿真结果验证了所提算法的有效性。      

基于多重支持向量模型的雷达目标识别器设计

在如今日益复杂的地面战场环境下,雷达目标识别技术的需求愈加迫切。高分辨一维距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)具有可提供目标在雷达视线上的结构信息的特点,使得其在雷达地面目标识别领域受到了广泛的关注与研究。为实现基于 HRRP 的雷达目标识别实用化,本文构建了一种基于多重支持向量模型的雷达目标识别器。本方法通过对目标特征空间的区域分割、特征区域描述与子分类超平面构建,得到更为精细化的目标特征空间描述,同时达到目标鉴别与分类的联合处理。此外,本方法基于支持向量模型,内存需求少、计算复杂度低, 适合目标识别系统的实际工程应用。通过基于实测数据的对比实验,证明了本文所提方法在目标识别性能与实时性两方面均具有较大的优势。     

雷达高分辨距离像模板自动生成算法

模板的完备性直接决定了基于高分辨距离像的雷达目标识别系统的分类性能;在外场试验中限于目标姿态、环境等因素难以获得准确标定的目标立体角范围内全姿态模板数据。针对一维距离像识别的工程实用化需求,本文基于数据驱动思想,提出了新的一维距离像聚类模板自动生成算法。与传统方法相比,本文方法在提高工程可行性的同时提高了识别性能。为满足实验需要,本文提出了新的基于MSTAR图像的高分辨距离像反演算法,得到更精确的反演数据。基于该数据的实验结果表明算法解决了模板生成姿态角依赖性问题,提高了识别性能。      

Automatic target recognition of radar HRRP based on high order central moments features

The paper addresses the problem of target recognition using High-resolution Radar Range Profiles (HRRP). A novel approach of feature extraction and dimension reduction based on extended high order central moments is proposed in order to reduce the dimension of range profiles. Features extracted from radar HRRPs are normalized and smoothed, and then comparative analysis of the similar approaches is done. The range profiles are obtained by step frequency technique using the two-dimensional backscatters distribution data of four different aircraft models. The template matching method by nearest neighbor rules, which is based on the theory of kernel methods for pattern analysis, is used to classify and identify the range profiles from four different aircrafts. Numerical simulation results show that the proposed approach can achieve good performance of stability, shift independence and higher recognition rate. It is helpful for real-time identification and the engineering implements of automatic target recognition using HRRP. The number of required templates could be reduced considerably while maintaining an equivalent recognition rate.