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基于特征注意力融合元残差网络的小样本SAR目标识别

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电子学报 2023年第9期51卷 2366-2378页

作者：刘旗刘永祥张新禹国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

深度学习方法在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别方面表现良好,但是这些深度模型往往需要大量训练数据来对模型参数进行优化,否则经常会遇到严重的过拟合问题,导致目标识别准确率低,模型泛化能力差.针对上述问题,基... 详细信息

深度学习方法在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别方面表现良好,但是这些深度模型往往需要大量训练数据来对模型参数进行优化,否则经常会遇到严重的过拟合问题,导致目标识别准确率低,模型泛化能力差.针对上述问题,基于元学习框架,提出了针对小样本条件下SAR目标识别的特征注意力融合元残差网络.在该方法中,基于残差网络设计了全新的学习器,通过利用残差结构,有效传递SAR图像的对比度信息,提高目标识别准确率,而且多尺度特征注意力融合模块通过注意力机制,融合不同残差层特征,为目标识别提供更丰富的特征信息.改进的元学习器不仅能够为学习器学习到易于优化的初始化参数,而且能够为学习器的每一个参数学习一个不同但是合适的学习率.与其他三种小样本目标识别方法在MSTAR数据集上进行对比实验,结果表明本文方法提高了小样本条件下SAR目标识别方法的识别准确率和识别模型的泛化性能.对所提方法进行了鲁棒性验证实验,网络结构消融实验,并展示了元学习器为学习器参数学习到的不同但是合适的学习率.

关键词：雷达目标识别合成孔径雷达元学习残差网络小样本学习

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雷达像智能识别对抗研究进展

雷达学报（中英文） 2023年第4期12卷 696-712页

作者：高勋章张志伟刘梅龚政辉黎湘国防科技大学电子科学学院长沙410073

基于深度神经网络的雷达像智能识别技术已经成为雷达信息处理领域的前沿和热点。然而,深度神经网络模型易受到对抗攻击的威胁。攻击者可以在隐蔽的条件下误导智能目标识别模型做出错误预测,严重影响其识别精度和鲁棒性。该文梳理了近年... 详细信息

基于深度神经网络的雷达像智能识别技术已经成为雷达信息处理领域的前沿和热点。然而,深度神经网络模型易受到对抗攻击的威胁。攻击者可以在隐蔽的条件下误导智能目标识别模型做出错误预测,严重影响其识别精度和鲁棒性。该文梳理了近年来雷达像智能识别对抗技术发展现状,总结分析了现有雷达一维/二维像识别对抗攻击方法和防御方法的特点,最后讨论了当前雷达像智能识别对抗研究领域值得关注的5个开放问题。

关键词：雷达像识别深度神经网络对抗攻击后门攻击对抗防御

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基于单星光学测角的初轨确定可观测性分析

航空学报 2023年第15期44卷 359-370页

作者：汪璞安玮盛卫东闫天羽国防科技大学电子科学学院长沙410073

基于单星光学探测数据进行初轨确定是空间态势感知的重要研究方向。该领域的研究主要集中在如何仅用测角信息进行初轨确定,部分论文探讨了在特定条件下初轨确定问题的可观测性,但还缺乏对可观测性的一般性理论证明。在理想二体运动模型... 详细信息

基于单星光学探测数据进行初轨确定是空间态势感知的重要研究方向。该领域的研究主要集中在如何仅用测角信息进行初轨确定,部分论文探讨了在特定条件下初轨确定问题的可观测性,但还缺乏对可观测性的一般性理论证明。在理想二体运动模型假设下,文章从理论上证明了除共面轨道和双子轨道这2种场景外,基于单星测角数据可以唯一确定目标轨道,即一般情况下初轨确定是可观测的。此外,还通过数值仿真对结论进行了验证。该结论揭示了天基光学观测初轨确定问题的部分基础特性,有助于进一步优化相关初轨确定算法。

关键词：单星初轨确定测角信息二体运动模型可观测性

结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型红外小目标检测网络

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红外与毫米波学报 2022年第6期41卷 1102-1112页

作者：林再平李博扬李淼王龙光吴天昊罗伊杭肖超李若敬安玮国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

提出一种结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型单帧红外小目标检测网络。该网络在不引入额外神经元的前提下,直接在编码层和解码层之间进行高频多尺度特征交互,从而维持小目标在网络深层的响应幅值,实现小目标浅层空间结构特征... 详细信息

提出一种结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型单帧红外小目标检测网络。该网络在不引入额外神经元的前提下,直接在编码层和解码层之间进行高频多尺度特征交互,从而维持小目标在网络深层的响应幅值,实现小目标浅层空间结构特征与深层高级语义特征之间的交互融合。同时,该网络在编码器瓶颈处级联轻量型混合注意力模块,进一步增强目标特征在网络深层的响应幅值。实验结果表明,该网络能有效抑制复杂背景杂波,并以较低参数量实现红外小目标检测。

关键词：红外小目标检测轻量型算法跨尺度融合瓶颈注意力模块

一种多普勒容忍的抗间歇采样转发干扰恒模互补波形和接收滤波器联合设计方法

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雷达学报（中英文） 2022年第2期11卷 278-288页

作者：王福来庞晨殷加鹏李楠君李永祯王雪松国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室长沙410073 国防科技大学电子科学学院长沙410073

作为一种典型的相干干扰,间歇采样转发干扰利用欠采样原理,能够在雷达接收机产生多个高逼真假目标,使雷达对真实目标的检测失效。针对这一问题,该文提出了一种基于多普勒容忍的多脉冲互补序列和接收滤波器联合设计的抗间歇采样转发干扰... 详细信息

作为一种典型的相干干扰,间歇采样转发干扰利用欠采样原理,能够在雷达接收机产生多个高逼真假目标,使雷达对真实目标的检测失效。针对这一问题,该文提出了一种基于多普勒容忍的多脉冲互补序列和接收滤波器联合设计的抗间歇采样转发干扰方法。首先,考虑设计序列的多普勒容限,以最小化发射序列和接收滤波器模糊函数旁瓣能量以及干扰信号和接收滤波器模糊函数能量为优化指标,同时考虑了发射波形的恒模约束以及非匹配滤波体制的信噪比损失约束等。然后,提出了基于优化最小化方法的交替迭代优化算法解决所提出的非凸优化问题。最后,仿真实验表明,相比于传统方法,该文方法设计的收发序列具有更好的脉压旁瓣性能和抗间歇采样转发干扰性能,能够显著提升雷达在干扰场景下对运动目标的检测能力。

关键词：间歇采样转发干扰非匹配滤波互补序列恒模约束多普勒容忍

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涡旋电磁波雷达锥体目标旋转多普勒探测

雷达学报（中英文） 2021年第5期10卷 740-748页

作者：王煜刘康王建秋王宏强程永强国防科技大学电子科学学院长沙410073

涡旋电磁波具有独特螺旋状波前结构,其受目标横向微动调制产生的旋转多普勒效应,有望为雷达目标探测技术的发展提供一个新途径。在涡旋电磁波照射下,利用锥体微动对回波瞬时频率的周期性调制特性,可以有效反演出锥体目标的微动参数和几... 详细信息

涡旋电磁波具有独特螺旋状波前结构,其受目标横向微动调制产生的旋转多普勒效应,有望为雷达目标探测技术的发展提供一个新途径。在涡旋电磁波照射下,利用锥体微动对回波瞬时频率的周期性调制特性,可以有效反演出锥体目标的微动参数和几何特征。该文重点研究了雷达前视条件下的锥体目标参数估计。首先,基于涡旋电磁波雷达目标旋转多普勒探测原理,推导了涡旋电磁波锥体目标回波数学方程,建立了锥体目标回波旋转多普勒模型。其次,提出了前视条件下的锥体目标参数估计方法,利用锥顶散射点和锥底散射点两维的旋转多普勒信息,可以对锥体目标微动参数和几何特征参数进行有效估计,仿真结果验证了该文所提方法的有效性及抗噪声鲁棒性。

关键词：涡旋电磁波旋转多普勒微多普勒锥体目标参数估计

一种基于多维交替方向乘子法的多输入多输出逆合成孔径雷达成像方法

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雷达学报（中英文） 2021年第3期10卷 416-431页

作者：邓理康张双辉张弛刘永祥国防科技大学电子科学学院长沙410073

基于傅里叶变换的传统逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法存在数据存储量大、数据采集时间长的问题。压缩感知(CS)理论利用图像的稀疏性,可以利用有限的数据恢复图像,这极大降低了数据采集成本。但对于多维数据,传统压缩感知方法要将多维数... 详细信息

基于傅里叶变换的传统逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法存在数据存储量大、数据采集时间长的问题。压缩感知(CS)理论利用图像的稀疏性,可以利用有限的数据恢复图像,这极大降低了数据采集成本。但对于多维数据,传统压缩感知方法要将多维数据转化成一维向量,这造成了很大存储和计算负担。因此,该文提出一种基于多维度-交替方向乘子法(MD-ADMM)的多输入多输出-逆合成孔径雷达(MIMO-ISAR)成像快速稀疏重建方法。首先建立基于张量信号的压缩感知模型,然后用ADMM算法对模型进行优化,将测量矩阵分解为张量模态积,用张量元素除法替代矩阵求逆,显著减少所需的内存和计算负担。该方法只需少量的数据采样,就能实现快速成像。与其他基于张量的压缩感知方法相比,该方法具有鲁棒性强、图像质量好、计算效率高的优点。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。

关键词：多维度-交替方向乘子法压缩感知多输入多输出-逆合成孔径雷达

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涡旋电磁波雷达成像分辨力研究

雷达学报（中英文） 2021年第5期10卷 680-690页

作者：王建秋刘康王煜王宏强国防科技大学电子科学学院长沙410073

相位波前受轨道角动量调制的涡旋电磁波,在雷达前视成像领域得到广泛关注和研究。基于涡旋电磁波雷达成像原理和方法,该文重点对方位分辨力展开研究。首先,分析了贝塞尔幅度项对方位分辨性能的影响,结果表明,在贝塞尔幅度窗影响下,涡旋... 详细信息

相位波前受轨道角动量调制的涡旋电磁波,在雷达前视成像领域得到广泛关注和研究。基于涡旋电磁波雷达成像原理和方法,该文重点对方位分辨力展开研究。首先,分析了贝塞尔幅度项对方位分辨性能的影响,结果表明,在贝塞尔幅度窗影响下,涡旋电磁波雷达方位分辨性能由有效OAM模态范围决定。其次,提出了一种有效OAM模态范围计算方法,并分别对方位角分辨率、空间分辨率以及超实孔径雷达分辨率进行了表征。最后,仿真分析了方位基本分辨性能随不同影响因素的变化规律,改变波长孔径比、成像俯仰角,能增大有效OAM模态范围,提升方位分辨性能。拟合得到了有效OAM模态范围、超实孔径雷达分辨率关于波长孔径比和成像俯仰角的近似表达式,为涡旋电磁波雷达参数设计与优化提供参考。

关键词：轨道角动量涡旋电磁波雷达成像分辨率表征有效OAM模态范围分辨性能分析

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基于太赫兹雷达的声致海面微动信号检测

雷达学报（中英文） 2023年第4期12卷 817-831页

作者：邓彬李韬汤斌易俊王宏强杨琪国防科技大学电子科学学院长沙410073

水下声信号传播到水面时,由于水和空气的声阻抗差,会激发水表面横向微幅波,其振动信号包含了声源的相关信息。雷达通过目标回波间的相位差来检测目标的微小位移,因此可以利用雷达检测水面微小位移变化获取水面振动信号,进而反演水下声... 详细信息

水下声信号传播到水面时,由于水和空气的声阻抗差,会激发水表面横向微幅波,其振动信号包含了声源的相关信息。雷达通过目标回波间的相位差来检测目标的微小位移,因此可以利用雷达检测水面微小位移变化获取水面振动信号,进而反演水下声源信息。该文首先分析了水下声传播的衰减特性及水面振动的物理模型,然后基于雷达回波模型对声致水面振动检测进行理论分析,提出了小波-卡尔曼滤波信号检测方法,最后在大型综合消声水池和黄海水域开展了基于太赫兹雷达的声致水面微动信号检测实验。实验结果表明所用太赫兹雷达能够检测声致水面的细微振动,所提算法能有效滤除水面干扰和雷达相位噪声并提取振动信号。实验首次在二级海况下检测到了亚微米级的振动信号,为水-空跨介质信息传输与水下航行器探测提供了依据。

关键词：太赫兹雷达声致水面微动信号提取相位测距小波-卡尔曼滤波