雷达/红外复合制导属性信息融合技术研究

作     者：黄超 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢荣;邱林茂

授予年度：2022年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：复合制导 样本仿真 属性信息融合 目标鉴别 

摘      要：多模复合制导武器,以其跟踪精度高、目标打击精确、抗干扰性能强著称,是当下精确制导武器的研究重点。雷达传感器的观测距离较远,适应于全天候工作,但主动模式下极易引起电子侦测和电子对抗等干扰;红外传感器的观测精度高,不易被发现,但其观测距离较近,无法先发制人。毫米波雷达/红外热成像传感器组合而成的双模复合制导系统,能够综合运用各自单模传感器所具有的探测优势,并克服了各自传感器在单模条件下的局限性与缺点。同时考虑到雷达传感器数据和红外传感器数据之间是异源信息,需要用到信息融合技术进行数据的整合。而特征级的信息融合技术,就能够将雷达传感器和红外传感器各自的异源特征信息很好地融合,消除无用特征、多余特征,从而减少特征空间维度,进而改善复合制导信息融合系统的识别分类效果。目前,对信息融合技术已进行了较为深入的研究和应用。不过,在多模复合导引头的工程应用中,面向空域背景下基于特征级的信息融合关键技术,仍然有不少困难。本文运用了信息融合的基本原理和已有算法,基于弹载平台的应用背景,对雷达/红外复合制导属性信息融合技术开展了更进一步的研究。具体的研究内容主要有如下四个方面:(1)面向雷达红外属性信息融合的技术方案开展研究。首先,对信息融合技术的一些基础理论进行了简要的介绍,包括信息融合的技术原理、多源信息融合模型及其分类。然后,具体介绍了属性级的信息融合,并给出了相对应的信息融合处理方案。(2)面向典型空中非合作目标的样本数据的仿真开展研究。为了得到雷达传感器的样本数据,通过基于FEKO的雷达HRRP仿真方法,来仿真目标的雷达回波数据,从而得到对应的高分辨一维距离像。为了得到红外传感器的样本数据,通过基于热分析的红外图像仿真方法,得到与雷达传感器相同状态下的红外图像。通过和外场实验数据进行比对,可以证明仿真得到的样本数据具有较高的真实性,从而为后续的研究提供支撑。(3)面向雷达与红外数据的特征提取与提取后特征集合的特征选择问题开展研究。首先,从雷达数据和红外数据中分别提取出相应特征,并利用特征选择算法从中筛选出高可分、低冗余的特征子集。然后,从平均鉴别准确率与特征空间评价两个角度,实验验证了所使用的算法。相比只使用单一的评价准则,本文算法所选择的特征子集,在低维度下仍然保有较高的可分性,进而能够在保证实时性的条件下,显著提高复合制导信息融合系统的目标识别性能。(4)面向雷达传感器与红外传感器的异源信息的特征融合与目标鉴别开展研究。在特征层面,将筛选出的雷达相关特征子集与红外相关特征子集加以融合,并将来自两个传感器的特征信息进行投影,变换到映射空间,可以使得样本在映射空间拥有良好的目标分类效果。完成特征融合的离线阶段后,最终可以得到信息融合系统目标分类器所需的相关鉴别参数,这些参数能够被用于在线阶段进行算法验证。实验结果显示,本文算法能够使信息融合系统获得更高的目标识别概率。