雷達目標(biāo)高分辨距離像仿真與識別技術(shù)研究.pdf

1、雷達自動目標(biāo)識別技術(shù)在軍事和民用上擁有巨大的應(yīng)用價值。隨著寬帶雷達技術(shù)的逐漸成熟，雷達可以獲取更多的目標(biāo)信息，這為雷達自動目標(biāo)識別技術(shù)的發(fā)展提供了強有力的支持。作為一種寬帶雷達目標(biāo)回波形式，高分辨距離像(HRRP)是雷達目標(biāo)回波沿距離維的分布，它可以反映出目標(biāo)的結(jié)構(gòu)信息，并且具有獲取時間短，處理簡單等優(yōu)點，在雷達自動目標(biāo)識別領(lǐng)域具有較大應(yīng)用價值。本文主要工作圍繞HRRP識別展開，分為兩部分：第一部分對雷達目標(biāo)高頻電磁散射計算和HRRP仿

2、真開展研究，開發(fā)一套具有工程應(yīng)用價值的雷達目標(biāo)高頻電磁散射特性分析系統(tǒng)，為雷達目標(biāo)HRRP識別技術(shù)的研發(fā)提供具有較高置信度的數(shù)據(jù)支持。第二部分在仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對雷達目標(biāo)HRRP識別技術(shù)開展研究，主要針對雷達目標(biāo)HRRP識別中的目標(biāo)姿態(tài)敏感性問題研究基于特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化的HRRP識別、基于半?yún)?shù)化統(tǒng)計模型的HRRP識別和基于子空間特征提取的HRRP識別，目的是為今后的實際工程應(yīng)用做出有益的探索和技術(shù)積累。
　　 本文主要研究工作

3、與貢獻如下：
　　 1、雷達目標(biāo)HRRP識別技術(shù)的研發(fā)離不開HRRP數(shù)據(jù)的支持，本文主要采用電磁仿真手段建立HRRP數(shù)據(jù)庫。根據(jù)雷達目標(biāo)電磁散射計算的特點和目標(biāo)識別應(yīng)用方向，研究了基于高頻漸近技術(shù)的雷達目標(biāo)高頻電磁散射計算和HRRP仿真。此外，針對具有超電大尺寸的艦船類目標(biāo)，研究了近場目標(biāo)高頻電磁散射計算和HRRP仿真，并采用基于KdTree的射線跟蹤加速算法和基于高性能計算(HPC)的任務(wù)級并行計算對高頻電磁散射計算做了加速改

4、進。最后，在理論工作的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一套集幾何建模、高頻電磁散射計算以及數(shù)據(jù)分析為一體的極具航空航天特色的雷達目標(biāo)高頻電磁散射特性分析系統(tǒng)。
　　 2、研究了基于特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化的HRRP識別。由于特征加權(quán)距離像模板可以看作是一種與HRRP回波統(tǒng)計模型無關(guān)的距離像模板，它利用特征加權(quán)系數(shù)對HRRP輸入特征空間進行坐標(biāo)尺度變換，以此改變原始輸入特征空間中的幾何距離度量關(guān)系，從而避免了對HRRP距離分辨單元回波幅值統(tǒng)計模型的建立。本

5、文通過定義HRRP樣本在特征尺度變換空間中的可分性度量，設(shè)計了一種HRRP特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化的HRRP識別算法。同時，本文還研究了基于核方法的特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化，給出了一種針對支持向量機(SVM)分類器的HRRP特征加權(quán)系數(shù)優(yōu)化方法，該方法可以做到將核參數(shù)優(yōu)化過程和SVM求解過程統(tǒng)一起來。
　　 3、研究了基于半?yún)?shù)化統(tǒng)計模型的HRRP識別。針對因HRRP各距離分辨單元回波幅值統(tǒng)計

6、分布的復(fù)雜性而面臨的類條件概率密度模型選擇問題，提出一種基于半?yún)?shù)化概率密度估計的雷達目標(biāo)識別方法，該方法將HRRP各距離分辨單元回波幅值統(tǒng)計分布模型統(tǒng)一起來，達到了概率密度估計中參數(shù)化方法和非參數(shù)化方法優(yōu)缺互補的目的。同時，為了解決基于Parzen窗函數(shù)的半?yún)?shù)化概率密度估計在數(shù)據(jù)量較大時執(zhí)行效率下降的問題，提出一種基于核方法的半?yún)?shù)化概率密度估計方法，該方法有效降低了概率密度函數(shù)表出所需樣本量，提高了計算效率。
　　 4、研

7、究了基于子空間特征提取的HRRP識別。本文主要研究了核Fisher判別分析(KFDA)和核主分量分析(KPCA)兩種子空間特征提取技術(shù)在雷達目標(biāo)HRRP識別中的應(yīng)用。對于KFDA，針對Fisher判別準(zhǔn)則在核參數(shù)優(yōu)化過程中可能面臨的數(shù)值不穩(wěn)定問題，本文采用Fisher判別準(zhǔn)則下界作為核參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對KFDA進行優(yōu)化，并將其應(yīng)用于HRRP特征提取與目標(biāo)識別。對于KPCA，本文提出一種基于KPCA重構(gòu)的雷達目標(biāo)HRRP識別方法，該方法通