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基于深度学习网络的机载雷达数据处理方法优化研究

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基于深度学习网络的机载雷达数据处理方法优化研究

作者：李文娜电子科技大学

学位级别：硕士

机动目标跟踪和多目标数据关联一直是机载雷达数据处理领域的热点研究方向。然而,战场环境和目标的复杂性不仅导致被跟踪目标的运动状态具有不确定性,同时也造成目标量测具有不确定性,这使得传统跟踪滤波算法和多目标数据关联算法难以... 详细信息

机动目标跟踪和多目标数据关联一直是机载雷达数据处理领域的热点研究方向。然而,战场环境和目标的复杂性不仅导致被跟踪目标的运动状态具有不确定性,同时也造成目标量测具有不确定性,这使得传统跟踪滤波算法和多目标数据关联算法难以有效应对复杂战场环境下的目标跟踪任务。深度学习网络是基于数据驱动的,不需要提前假设杂波密度、噪声协方差和目标运动模型等先验信息,有望为复杂战场环境下机动目标跟踪和多目标数据关联提供一种新的解决方案。因此,本文开展了基于深度学习网络的机载雷达数据处理方法优化研究,用以提升目标机动状态下跟踪滤波性能和杂波环境下多目标数据关联性能。主要研究工作概括如下:1、针对传统跟踪滤波算法跟踪机动目标误差大的问题,提出了一种基于长短时记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）的目标状态估计（State Estimation,SE）算法（SE-LSTM）,同时,设计一种二阶总变分损失函数使跟踪航迹更为平滑。实测数据实验表明:提出的算法能有效估计目标的状态,与经典的跟踪滤波算法和基于深度学习网络的助记卡尔曼滤波算法（Mnemonic Kalman Filter,MKF）相比,具有更小的跟踪误差,并且对机动目标有更好的跟踪鲁棒性。2、传统的数据关联算法需要提前估计先验信息,如杂波密度和目标运动模型等,然而在实际场景中很难准确地估计出这些先验信息。为了解决这个问题,提出一种基于深度学习网络的数据关联算法。针对雷达探测目标可能存在虚警和漏检的情况,引入虚拟量测这一概念重新建立数据关联模型;在此基础上,提出了基于Transformer网络的数据关联（Data Association,DA）网络（Transformer-DA）用于求解多目标与多量测的关联问题,并设计了掩蔽交叉熵损失与重叠度损失相结合的损失函数（Masked Cross entropy and Dice,MCD）来训练所提网络。仿真和实测数据实验结果表明:所提算法在不同检测概率下能够有效解决多目标数据关联问题,与经典的数据关联算法和基于双向长短时记忆网络的算法相比,具有更小的OSPA（Optimal Sub-Pattern Assignment）误差。3、设计了一种基于双向长短时记忆网络（Bi-directional Long Short-Term Memory,Bi-LSTM）的航迹起始算法,在此基础上,提出了基于深度学习网络的机载雷达数据处理优化方法,包括航迹管理、数据关联和跟踪滤波三个模块。仿真数据实验结果表明,所提方法能够有效解决复杂环境下目标数目未知的多目标跟踪问题,与经典多目标跟踪算法相比,具有更小的跟踪误差。

关键词：机载雷达机动目标跟踪多目标数据关联 SE-LSTM网络 Transformer网络

机载雷达测绘遥感图像下的典型空间信息数据挖掘方法

同方学位论文库评论

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湘潭大学学报（自然科学版） 2022年第4期44卷 60-70页

作者：张桂莲张东华郑福海内蒙古自治区测绘地理信息中心内蒙古自治区呼和浩特010010 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010010 自然资源部第二地理信息制图院黑龙江哈尔滨150081

机载雷达遥感图像测绘技术凭借诸多显著优势,为空间信息勘测精度带来新方式,但是机载激光雷达测绘遥感图像中的典型空间测绘信息,如地形信息、高程测绘角度等参数间的特征匹配度较低、数据可用性较低.设计一种典型空间信息数据挖掘方法... 详细信息

机载雷达遥感图像测绘技术凭借诸多显著优势,为空间信息勘测精度带来新方式,但是机载激光雷达测绘遥感图像中的典型空间测绘信息,如地形信息、高程测绘角度等参数间的特征匹配度较低、数据可用性较低.设计一种典型空间信息数据挖掘方法.在机载激光雷达测绘遥感图像中,经对地定位、空间信息测距与扫描等一系列挖掘信息处理,采集空间信息数据,通过选取、预处理、架构训练数据集、模糊神经网络构建与训练等阶段,自适应调整模糊神经网络参数与结构,通过学习预处理后的训练数据来训练模糊神经网络,依据智能雷达坐标系与机载典型被测空间坐标系关系,获取空间信息数据的隐藏知识,实现空间信息数据挖掘.以机载雷达测绘遥感图像为基础设计对比实验,实验结果表明,所提方法控制点及外业调绘地物点的平面点位与高程的实测值与量测值偏差分别低于2.8 m、1.78 m和1.4 m、1.07 m,偏差较小;根据挖掘结果可知,廊道式扩展率在0.56%~1.82%之间波动,挖掘效果较好.综上可知,所提方法空间信息数据挖掘精度符合地理空间信息勘测需求,地域边界扩展情况分析结果较佳.

关键词：机载雷达测绘图像空间信息数据数据挖掘模糊神经网络聚类算法

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机载雷达级联降维空时自适应杂波抑制方法

数据采集与处理 2015年第2期30卷 417-423页

作者：和洁冯大政孟超马仑长安大学信息工程学院通信工程系西安710064 西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室西安710071 陕西省气象局西安710014

提出一种机载雷达杂波抑制的级联降维空时自适应算法,即,先对全空时两维接收数据进行预滤波处理,将杂波局域化,降低杂波自由度;然后对预处理输出的信号的相关矩阵进行子阵划分,求解低维权向量,进一步降低运算量和采样要求。理论分析和... 详细信息

提出一种机载雷达杂波抑制的级联降维空时自适应算法,即,先对全空时两维接收数据进行预滤波处理,将杂波局域化,降低杂波自由度;然后对预处理输出的信号的相关矩阵进行子阵划分,求解低维权向量,进一步降低运算量和采样要求。理论分析和实验仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性能和杂波抑制能力,并且对于阵元随机幅相误差和杂波起伏具有很好的容差能力。基于实测数据的实验验证了算法的有效性和稳健性。

关键词：机载雷达空时自适应处理杂波抑制降维

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基于S变换的机载雷达稳健空时自适应算法

系统工程与电子技术 2016年第6期38卷 1268-1275页

作者：高志奇陶海红赵继超西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

非均匀杂波环境中的离群点会导致空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)性能的下降。针对此问题,该文提出一种新的基于S变换的稳健STAP(S transform-STAP,ST-STAP)算法。该算法主要利用杂波和离群点的S变换在时频平面上... 详细信息

非均匀杂波环境中的离群点会导致空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)性能的下降。针对此问题,该文提出一种新的基于S变换的稳健STAP(S transform-STAP,ST-STAP)算法。该算法主要利用杂波和离群点的S变换在时频平面上分布特性的不同来实现非均匀杂波的抑制。ST-STAP算法首先将样本数据对应的快时间序列作S变换得到时频分布矩阵,舍弃部分高频分量以去掉离群点的影响,然后用时频矩阵的剩余部分计算相关矩阵和自适应滤波权。蒙特卡罗实验证明ST-STAP方法的稳健性和动目标检测性能均优于传统的STAP算法。

关键词：机载雷达空时自适应 S变换离群点

一种抗密集欺骗式干扰的机载雷达动目标检测方法

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电子与信息学报 2015年第3期37卷 658-664页

作者：同亚龙王彤代保全吴建新西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

密集欺骗式干扰不仅会引起大量虚警,还会抬高恒虚警检测器的门限,导致机载雷达的动目标检测性能严重下降。针对此问题,该文提出一种基于数据拟合的机载雷达抗密集欺骗式干扰的动目标检测算法。该算法选取待检测单元附近的数据样本构造... 详细信息

密集欺骗式干扰不仅会引起大量虚警,还会抬高恒虚警检测器的门限,导致机载雷达的动目标检测性能严重下降。针对此问题,该文提出一种基于数据拟合的机载雷达抗密集欺骗式干扰的动目标检测算法。该算法选取待检测单元附近的数据样本构造基矩阵,对待处理数据进行最小二乘拟合;同时,对拟合系数的边界进行自适应约束以保护可能存在的目标信号。该算法可以有效滤除密集欺骗式干扰,消除其带来的虚警,能够显著改善机载雷达的动目标检测性能。基于实测数据的实验结果验证了该算法的有效性。

关键词：机载雷达动目标检测空时自适应处理欺骗式干扰数据拟合

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机载雷达在黄河稳封期冰厚测量中的应用

水利水电科技进展 2020年第3期40卷 44-49,54页

作者：罗红春冀鸿兰郜国明牟献友张宝森内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003

为提高稳封期河道冰厚的测量效率,利用机载雷达对黄河内蒙古什四份子弯道进行了冰厚测验,并与量冰尺实测冰厚进行了对比。结果表明,什四份子弯道稳封期凹岸一侧冰厚范围在50~90 cm左右,比凸岸一侧冰厚约厚10~30 cm;清沟两侧冰厚分布一致... 详细信息

为提高稳封期河道冰厚的测量效率,利用机载雷达对黄河内蒙古什四份子弯道进行了冰厚测验,并与量冰尺实测冰厚进行了对比。结果表明,什四份子弯道稳封期凹岸一侧冰厚范围在50~90 cm左右,比凸岸一侧冰厚约厚10~30 cm;清沟两侧冰厚分布一致,平均约50 cm,离清沟越近冰厚越小。机载雷达的测冰效果,平封冰盖最好(绝对误差小于5 cm)、立封冰盖次之、堆积冰盖最差,雷达实测冰厚与量冰尺实测冰厚的标准差为0.039 4,随机不确定度为7.88%,满足冰厚观测规范要求。机载雷达能快速对较大尺度的冰厚区域进行连续测量,极大地提升了冰厚的测验效率,可应用于黄河稳封期的冰厚测验。

关键词：机载雷达稳封期冰厚测量黄河什四份子弯道

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机载雷达天线微通道散热器的设计优化

机载雷达天线微通道散热器的设计优化

基于双迭代与二阶锥规划的机载雷达稳健降维STAP方法

第十届中国航空学会青年科技论坛

作者：童宁沈爱强宋晓路中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所

随着机载雷达技术的发展,有源相控阵雷达天线功率不断提高,T/R组件的发热量也越来越大。为探索高热流密度T/R组件的散热方案,防止T/R组件过热带来的性能下降或高温失效,对目前常用的机载雷达相控阵天线液冷微通道散热器进行分析,研究微... 详细信息

随着机载雷达技术的发展,有源相控阵雷达天线功率不断提高,T/R组件的发热量也越来越大。为探索高热流密度T/R组件的散热方案,防止T/R组件过热带来的性能下降或高温失效,对目前常用的机载雷达相控阵天线液冷微通道散热器进行分析,研究微通道散热器的结构参数、散热翅片形式以及散热器材料等对散热器散热效果以及流阻的影响。利用ANSYS Icepak数值仿真软件计算发热芯片温升和散热器压降随翅片数量、翅片间距、翅片长度、翅片高度以及翅片材料等参数的变化折线图。结果表明,优化散热器的结构参数、应用新型材料或加工工艺不仅可以使微通道散热器满足400W/cm2的散热需求,也可以控制散热器的流阻在可以接受的范围内。

关键词：机载雷达相控阵天线散热性能液冷微通道

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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四川大学学报（工程科学版） 2015年第4期47卷 150-155,161页

作者：赵拥军王珽刘成城王涛信息工程大学导航与空天目标工程学院济南军区72495部队

针对机载雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于双迭代与二阶锥规划的稳健降维STAP方法。该方法首先将权矢量分解为空域与时域2个低维权矢量的Kronecker积;然后,分别限定实际空域、时域导向矢量与假定导... 详细信息

针对机载雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于双迭代与二阶锥规划的稳健降维STAP方法。该方法首先将权矢量分解为空域与时域2个低维权矢量的Kronecker积;然后,分别限定实际空域、时域导向矢量与假定导向矢量之间的误差范数边界,并通过对各自最差性能进行优化,转化为相应的SOCP形式,进而利用双迭代算法实现了对2个低维权矢量的分别求解;最终,合成全维STAP权矢量。该方法在保证稳健STAP性能的同时,通过双迭代降维处理能够有效降低训练样本数需求与运算复杂度,因此更具有实际应用价值。仿真结果验证了提出方法的有效性。

关键词：机载雷达空时自适应处理稳健降维双迭代二阶锥规划

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机载雷达无源探测技术研究

电子技术与软件工程 2022年第11期 180-183页

作者：唐硕臧伟旺李震宇高兵张怀根中国电子科技集团公司第十四研究所江苏省南京市210039

本文对机载雷达无源探测技术进行了研究,机载雷达在探测目标时发射的信号容易被侦收,从而遭受电磁干扰甚至被摧毁。本文提出了快速测频结合雷达测角技术的机载雷达无源探测方法,该方法可达到隐蔽探测的效果,通过接收目标辐射信号可对目... 详细信息

本文对机载雷达无源探测技术进行了研究,机载雷达在探测目标时发射的信号容易被侦收,从而遭受电磁干扰甚至被摧毁。本文提出了快速测频结合雷达测角技术的机载雷达无源探测方法,该方法可达到隐蔽探测的效果,通过接收目标辐射信号可对目标角度进行高精度测量和跟踪,单机可提升作用距离,多机可协同可利用三角定位目标距离。该技术在机载雷达中的应用可大大提升雷达作战效能,提高载机平台的战场生存能力。

关键词：无源探测机载雷达角度测量三角定位