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基于最小熵准则与生成对抗网络的SAR三维转动舰船目标重聚焦方法

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电子学报 2024年第8期52卷 2900-2912页

作者：化青龙张云任航姜义成徐丹哈尔滨工业大学电子与信息工程学院

在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）系统中，舰船目标在中高海情下的三维转动会导致多普勒频谱时变和图像散焦，并对后续SAR舰船目标的信息解释造成不利影响.针对三维转动舰船目标的重聚焦问题，本文提出一种基于最小熵准... 详细信息

在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）系统中，舰船目标在中高海情下的三维转动会导致多普勒频谱时变和图像散焦，并对后续SAR舰船目标的信息解释造成不利影响.针对三维转动舰船目标的重聚焦问题，本文提出一种基于最小熵准则与生成对抗网络的SAR三维转动舰船目标重聚焦方法，设计了生成器和判别器的网络结构.生成器将散焦SAR舰船复图像变换到距离-多普勒域，利用相位误差系数估计网络逐距离单元估计相位误差系数，并实现对多阶次相位误差的补偿.判别器由一个复数域卷积神经网络构成，其所有元素，包括卷积层、激活函数、特征图和网络参数，均被扩展到复数域.损失函数中引入最小熵准则和对抗损失进行无监督训练，避免非合作舰船目标标注样本难以获取的问题.在仿真数据和高分三号SAR数据上的实验表明，该方法在重聚焦精度和效率上均有显著提升.

关键词：合成孔径雷达生成对抗网络舰船目标重聚焦最小熵准则

基于结构张量降维和改进CACF的高光谱目标跟踪

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光学学报 2024年

作者：赵东胡斌庄宇辰滕翔王超李佳郭业才南京信息工程大学电子与信息工程学院西安电子科技大学物理学院中国人民解放军空军工程大学基础部无锡学院电子与信息工程学院

针对高光谱目标跟踪算法在目标受遮挡时跟踪漂移的问题，本文提出一种基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪算法。首先利用结构张量提取目标区域和搜索区域的边缘纹理信息，再对结构张量进行分解得到对应目标区... 详细信息

针对高光谱目标跟踪算法在目标受遮挡时跟踪漂移的问题，本文提出一种基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪算法。首先利用结构张量提取目标区域和搜索区域的边缘纹理信息，再对结构张量进行分解得到对应目标区域和搜索区域的特征向量，通过计算每个波段目标区域特征向量与搜索区域特征向量之间的马氏距离，获得当前帧高光谱图像的多维光谱权重，再利用多维光谱权重与高光谱图像进行加权融合实现降维，同时利用光谱信息与VGG19网络来提取降维后图像的深度特征；然后在训练分类器时，为抑制循环位移带来的边界效应，通过计算响应图的干扰因子来改进引入的上下文信息，当后续帧因干扰因素导致跟踪产生误差，并且随时间增加导致累积误差超过设定阈值的时候，本文所提跟踪算法将初始帧的响应图与当前帧的响应图融合，以便及时对跟踪结果进行校正；最后，在标准数据集上验证了算法的性能，实验结果表明，本文所提跟踪算法相比较对比算法在克服目标遮挡挑战方面具有更好的鲁棒性。

关键词：目标跟踪结构张量降维光谱信息干扰因子上下文信息

长时视觉跟踪中基于双模板Siamese结构的目标漂移判定网络

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1458-1467页

作者：侯志强王卓马素刚赵佳鑫余旺盛范九伦西安邮电大学计算机学院西安710121 空军工程大学信息与导航学院西安710038

在长时视觉跟踪中,大部分目标丢失判定方法需要人为确定阈值,而最优阈值的选取通常较为困难,造成长时跟踪算法的泛化能力较弱。为此,该文提出一种无需人为选取阈值的目标漂移判定网络(DNet)。该网络采用Siamese结构,利用静态模板和动态... 详细信息

在长时视觉跟踪中,大部分目标丢失判定方法需要人为确定阈值,而最优阈值的选取通常较为困难,造成长时跟踪算法的泛化能力较弱。为此,该文提出一种无需人为选取阈值的目标漂移判定网络(DNet)。该网络采用Siamese结构,利用静态模板和动态模板共同判定跟踪结果是否丢失,其中,引入动态模板有效提高算法对目标外观变化的适应能力。为了对所提目标漂移判定网络进行训练,建立了样本丰富的数据集。为验证所提网络的有效性,将该网络与基础跟踪器和重检测模块相结合,构建了一个完整的长时跟踪算法。在UAV20L, LaSOT,VOT2018-LT和VOT2020-LT等经典的视觉跟踪数据集上进行了测试,实验结果表明,相比于基础跟踪器,在UAV20L数据集上,跟踪精度和成功率分别提升了10.4%和7.5%。

关键词：长时跟踪深度学习目标漂移判定网络 Siamese结构双模板

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雷达探测高超声速目标分区搜索资源优化

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 29-37页

作者：郑建成李志淮曲智国喻晨龙空军预警学院防空预警装备系中国人民解放军95246部队空军预警学院雷达士官学校

针对高超声速目标来袭方式多样而不易捕获的问题，设计了一种远程、中远程、近程区域同时搜索的相控阵雷达分区搜索资源优化方法．首先分析此类目标复杂的目标特性对雷达搜索任务的影响，指出雷达现有搜索工作模式的不足并构设分区搜索... 详细信息

针对高超声速目标来袭方式多样而不易捕获的问题，设计了一种远程、中远程、近程区域同时搜索的相控阵雷达分区搜索资源优化方法．首先分析此类目标复杂的目标特性对雷达搜索任务的影响，指出雷达现有搜索工作模式的不足并构设分区搜索场景；然后以累积探测距离作为雷达搜索任务质量的度量指标并映射至效益函数，建立分区搜索资源优化的数学模型；最后对设计方法的有效性进行仿真验证．结果表明：当给定分区同时搜索的任务优先级时，中远程、近程搜索区域均可达最大搜索任务质量；而远程搜索区域当任务效益值仅为0.55时，其搜索任务质量仍可达效益最大时搜索任务质量的86%．当雷达搜索资源使用受限时，设计的灵活搜索方法可有效应对具备多种来袭样式的高超声速目标威胁．

关键词：相控阵雷达高超声速目标任务质量分区搜索资源优化

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基于雷达时频变换和残差网络的人体行为检测

电子测量技术 2024年第10期47卷 27-33页

作者：孙梓誉顾晶南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 无锡学院电子信息工程学院无锡214105

与传统惯性传感器和视觉传感器相比,利用毫米波雷达进行人体行为检测不仅对环境要求低、灵敏度高而且能很好地解决摄像头存在的泄露隐私等问题。针对目前毫米波雷达人体行为检测存在的杂波干扰和网络模型复杂度高的问题,本文对现有的残... 详细信息

与传统惯性传感器和视觉传感器相比,利用毫米波雷达进行人体行为检测不仅对环境要求低、灵敏度高而且能很好地解决摄像头存在的泄露隐私等问题。针对目前毫米波雷达人体行为检测存在的杂波干扰和网络模型复杂度高的问题,本文对现有的残差网络进行改进和量化处理,并结合雷达时频变换和杂波抑制,提出了一套完整的雷达人体行为检测信号处理流程。时频变换部分采用距离维FFT、沿慢时间维进行高通滤波、短时傅里叶变换得到时间-多普勒谱;残差网络部分则是嵌入CBAM注意力机制并对其进行32~8位数据量化处理;最后将时间-多普勒谱输入网络模型进行特征提取和分类得到检测结果。实验结果表明,该方法能够消除静态杂波的干扰,检测准确率达97.33%,模型大小仅为20.2 MB。

关键词：毫米波雷达时频变换杂波抑制时间-多普勒残差网络

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空域色噪声下的多输入多输出雷达角度估计

科学技术与工程 2024年第14期24卷 5855-5862页

作者：陈金立唐熠君朱熙铖李家强南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

由于多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的空域色噪声协方差矩阵通常为非对角矩阵,因此在色噪声下信号子空间与噪声子空间无法有效分离,从而致使传统算法无法有效估计目标角度。为此,首先利用信号协方差矩阵的低秩... 详细信息

由于多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的空域色噪声协方差矩阵通常为非对角矩阵,因此在色噪声下信号子空间与噪声子空间无法有效分离,从而致使传统算法无法有效估计目标角度。为此,首先利用信号协方差矩阵的低秩性和色噪声协方差矩阵的稀疏性来抑制空域色噪声。然后,根据MIMO雷达数据的内在多维结构特性,建立四阶张量CP(canonical or parallel factor analysis,CANDECOMP/PARAFAC)分解模型。针对传统交替最小二乘算法对数值病态性较为敏感而导致CP分解精度低的问题,利用张量因子矩阵之间的共轭关系来降低求解的病态敏感度,提高张量分解的稳健性。最后,利用最小二乘拟合法从因子矩阵的估计值中得到目标角度。仿真结果表明,所提算法能够对色噪声有效抑制并提高了角度估计的精度。

关键词：空域色噪声 MIMO雷达低秩和稀疏分解张量分解角度估计

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基于点线特征的通风管道建模与管内定位方法

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 272-279页

作者：季宇航宋爱国南京信息工程大学自动化学院南京210044 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

为解决在通风管道环境下场景构型单一、传统视觉特征点稀疏的问题,利用前后两个单目相机和左右两个线阵激光雷达作为主要传感设备,提出一种基于点线特征的管道建模与管内定位方法。首先,利用LaneNet网络和改进的随机抽样一致算法提取四... 详细信息

为解决在通风管道环境下场景构型单一、传统视觉特征点稀疏的问题,利用前后两个单目相机和左右两个线阵激光雷达作为主要传感设备,提出一种基于点线特征的管道建模与管内定位方法。首先,利用LaneNet网络和改进的随机抽样一致算法提取四条管壁边线特征,再利用图像中的几何和空间约束筛选局部直线分割算法的检测结果,得到管道连接处的两条竖直线特征。接着利用线阵激光雷达计算管道宽度和机器人偏航角,恢复了管道连接处线特征的深度信息并求解得到管道高度。最后建立管道地图坐标系并推算机器人的二维坐标位置和管道长度。实验结果表明,定位的相对误差在9.8 cm以内,管道建模的相对误差在2.9 cm以内,能够满足机器人在管道内巡检作业时的建模与定位需求。

关键词：点线特征相机投影 RANSAC 视觉定位尺寸估计

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基于启发式频率规划的多雷达波形设计

系统工程与电子技术 2024年

作者：丁一汪飞陈军韩清华周建江南京航空航天大学雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京信息工程大学电子与信息工程学院枣庄学院人工智能学院

雷达检测性能与目标回波特性相关，设计与目标角域起伏特性相匹配的波形频率可以提升目标的检测概率。本文提出一种基于启发式频率规划的多雷达波形设计算法，离线状态下分为起伏因子约束下角域划分、起伏因子最大化角域关联和异常角域... 详细信息

雷达检测性能与目标回波特性相关，设计与目标角域起伏特性相匹配的波形频率可以提升目标的检测概率。本文提出一种基于启发式频率规划的多雷达波形设计算法，离线状态下分为起伏因子约束下角域划分、起伏因子最大化角域关联和异常角域决策三步设计匹配机动目标特性的角度频率匹配集，目标跟踪阶段通过多站雷达扩展探测频率优化角域，并根据机动目标在状态转移区域内的滤波预测状态值完成目标回波不确定条件下的雷达节点和辐射频率参数规划。仿真表明，所提算法在飞机进行匀速直线与协同拐弯交替运动的跟踪场景中检测性能显著提升。

关键词：机动目标目标特性启发式频率规划多站雷达

基于滤波器组多载波的组网低截获探通一体化信号设计

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电子与信息学报 2024年

作者：陈军王昊贺晓波王杰周建江南京信息工程大学电子与信息工程学院南京航空航天大学雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室

在现代电子对抗中，将多部探通一体化系统进行组网，可以提高单站探通一体化系统探测效率和协同探测能力。由于探通一体化信号自身峰均比较高，信号易被截获，系统的生存能力受到严重威胁。为了提升探通一体化信号的低截获性能(LPI)，... 详细信息

在现代电子对抗中，将多部探通一体化系统进行组网，可以提高单站探通一体化系统探测效率和协同探测能力。由于探通一体化信号自身峰均比较高，信号易被截获，系统的生存能力受到严重威胁。为了提升探通一体化信号的低截获性能(LPI)，首先该文在滤波器组多载波的框架下，提出一种通信子载波分组功率优化和雷达子载波异置等功率优化的组网低截获探通一体化信号时频结构。然后，该文从信息论的角度出发，统一了系统的性能评估指标；将最小化截获信息距离作为优化目标函数，建立了组网探通一体化信号低截获优化模型。该文将此优化模型转换为凸优化问题，并利用Karush-Kuhn-Tucker条件对其进行求解。仿真结果表明，该文所设计的组网低截获探通一体化信号在探测动目标时，节点间雷达干扰低至近–60 dB，通信误码率满足10–6数量级，同时能有效降低截获信号的信噪比。

关键词：低截获概率探通一体化组网系统滤波器组多载波信息论