基于高分辨一維距離像的艦艇與貨船分類方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于常規(guī)警戒雷達(dá)高分辨一維距離像下艦艇與貨船分類的實(shí)現(xiàn)方法。該方法主要適用于常規(guī)寬帶相參警戒雷達(dá)的艦艇與貨船的分類。其主要流程是：首先對接收到的一維距離像做預(yù)處理；然后從一維距離像中提取目標(biāo)區(qū)域；通過熵-峰法進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)提取；通過變異偏度法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)分布特征；最后進(jìn)行艦艇和貨船分類。本發(fā)明所提供的方法具有工程實(shí)現(xiàn)簡單、強(qiáng)散射點(diǎn)提取效果好、所用方法理論依據(jù)充分等特點(diǎn)，并且艦艇和貨船分類的正確率在80％以上。
【專利說明】基于高分辨一維距離像的艦艇與貨船分類方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種用于基于警戒雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高分辨一維距離像下艦艇與貨船分 類。

【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)目標(biāo)的高分辨距離像是用寬帶雷達(dá)信號獲取的目標(biāo)散射點(diǎn)子回波在雷達(dá)射 線上投影的向量和的幅度波形。高分辨距離像樣本反映了在一定雷達(dá)視角時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)上 散射體的雷達(dá)散射截面積沿雷達(dá)視線的分布情況，體現(xiàn)了散射點(diǎn)的相對幾何關(guān)系，因此高 分辨一維距離像能夠反映出雷達(dá)目標(biāo)在雷達(dá)視線上精細(xì)的幾何結(jié)構(gòu)特征。
[0003] 對貨船結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，貨船上有一座帶煙囪的領(lǐng)航船橋(通常在船尾部)。船橋下 有發(fā)動機(jī)和住艙區(qū)。貨船的一維距離像船尾部分的回波幅度很強(qiáng)，并偏向于一側(cè)，其他部分 也有較強(qiáng)的回波幅度出現(xiàn)，但其回波幅度不如船尾部分強(qiáng)，如附圖2。相對于貨船，艦艇的 上層建筑比較多，并且多分布在艦的中心位置附近，艦頭和艦尾的上層建筑較少。艦艇的一 維距離像回波幅度較強(qiáng)部分位于中心，兩側(cè)回波幅度分布較均勻，也比較密集，呈現(xiàn)對稱狀 態(tài)，如附圖3。通過統(tǒng)計(jì)強(qiáng)散射點(diǎn)的相對分布關(guān)系和一維距離像波形特征實(shí)現(xiàn)艦艇與貨船的 分類。
[0004] 目前很多高分辨一維距離像的技術(shù)研究是基于分類器設(shè)計(jì)的，如在2007年4月西 安電子科技大學(xué)學(xué)位論文《雷達(dá)高分辨距離像目標(biāo)識別方法研究》中提出的基于Fisher判 決率的加權(quán)特征選擇方法和一種改進(jìn)的基于子空間近似的統(tǒng)計(jì)識別方法。
[0005] 與其他文獻(xiàn)中提出的方法不同，本發(fā)明針對雷達(dá)目標(biāo)的一維距離像散射點(diǎn)分布和 波形結(jié)構(gòu)，通過統(tǒng)計(jì)一維距離像強(qiáng)散射點(diǎn)的相對分布關(guān)系和波形特征，實(shí)現(xiàn)艦艇與貨船的 分類。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種解決預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)的高分辨一維距離像下艦艇與貨 船的分類方法。通過本發(fā)明，能夠在預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)在視距內(nèi)對各種運(yùn)動狀態(tài)下的艦 艇和貨船進(jìn)行有效的分類，并且分類正確率在80%以上。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：首先對接收到的一維距離像進(jìn)行歸一化、峰度法 進(jìn)行壞像剔除、零相位法進(jìn)行對齊和非相干積累等預(yù)處理；計(jì)算非相干積累后一維距離像 前八分之一部分和后八分之一部分的均值，統(tǒng)計(jì)均值較小部分的方差，以較小均值和方差 和的形式設(shè)置雷達(dá)目標(biāo)一維距離像閾值，從一維距離像中提取目標(biāo)區(qū)域；計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的 最小熵、峰度和二階中心距，利用熵-峰法，通過判斷熵-峰集合元素正負(fù)提取目標(biāo)區(qū)域強(qiáng) 散射點(diǎn)；計(jì)算目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的一階中心距和偏度，利用變異偏度法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散 射點(diǎn)分布特征；計(jì)算目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的變異偏度與姿態(tài)角余弦函數(shù)的積，通過判斷積的 正負(fù)進(jìn)行艦艇與貨船的分類。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：采用熵-峰法提取目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的 方法，能夠準(zhǔn)確、有效地提取目標(biāo)區(qū)域的強(qiáng)散射點(diǎn)，該方法具有自適應(yīng)性好，提取概率高的 特點(diǎn)。采用變異偏度法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)分布特征的方法，能夠準(zhǔn)確、有效的表述目標(biāo) 區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的分布特征，而且其實(shí)現(xiàn)方法簡單。本發(fā)明的提出和工程實(shí)現(xiàn)在雷達(dá)目標(biāo)檢 測和識別領(lǐng)域具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0009] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)流程圖。
[0011] 圖2是典型貨船一維距離像示意圖。
[0012] 圖3是典型艦艇一維距離像示意圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明的雷達(dá)目標(biāo)一維距離像提取示意圖。
[0014] 圖5是本發(fā)明的目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)提取示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明高分辨一維距離像下艦艇和貨船的分類方法具體實(shí)施步驟參見附圖1。
[0016] (1) 一維距離像的預(yù)處理，方法如下。
[0017] 計(jì)算一維距離像的全局極大值和全局極小值，計(jì)算樣本數(shù)據(jù)與全局極小值的差值 和全局極大值與全局極小值差值的比值。

【權(quán)利要求】
1. 基于高分辨一維距離像的艦艇與貨船分類方法，其特征在于：計(jì)算一維距離像的峰 度集合(kj，k:=^=f______^ , 其中;M是一維距離像的個(gè)數(shù)，X:是第i個(gè)一維距 r 離像樣本數(shù)據(jù),μ:是樣本均值是樣本標(biāo)準(zhǔn)方差,Ε(Χ: -μ;Γ是第i個(gè)一維距離像樣本數(shù) 據(jù)的4階中心距，找到峰度集合的最大元素max({kj),通過判斷^^ > 2或者t<S的 方法剔除異常一維距離像；然后以峰度矩陣最大元素對應(yīng)的一維距離像為基像，采用零相 位準(zhǔn)則對非異常一維距離像進(jìn)行對齊處理，對對齊后的一維距離像做非相干積累；計(jì)算非 相干積累后一維距離像前八分之一部分和后八分之一部分的均值，統(tǒng)計(jì)均值較小部分的方 差，按較小均值和方差和的形式設(shè)置閾值，提取目標(biāo)區(qū)域；通過熵-峰法提取目標(biāo)區(qū)域強(qiáng) 散射點(diǎn)；通過變異偏度法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的分布特征；最后計(jì)算目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn) 的變異偏度與姿態(tài)角余弦函數(shù)的積I=yc〇s(Θ),其中y是目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的變異偏度， θ是姿態(tài)角，通過1的值進(jìn)行艦艇和貨船分類；通過該方法進(jìn)行艦艇和貨船分類的正確率在 80%以上。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于高分辨一維距離像的艦艇和貨船分類方法，其特征在于所 述熵-峰法提取目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)：該方法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域的最小熵、峰度和二階中心距，通 過統(tǒng)計(jì)熵-峰集合自適應(yīng)的提取目標(biāo)區(qū)域的強(qiáng)散射點(diǎn)，降低目標(biāo)區(qū)域弱散射點(diǎn)對艦艇和貨 船分類結(jié)果的影響。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于高分辨一維距離像的艦艇和貨船分類方法，其特征在于所 述變異偏度法統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)分布特征：該方法通過統(tǒng)計(jì)目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)的一階 中心距和偏度積的形式表述目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)分布特征，降低目標(biāo)區(qū)域強(qiáng)散射點(diǎn)相對位置 關(guān)系對艦艇和貨船分類結(jié)果的影響。
【文檔編號】G01S7/41GK104459663SQ201410707516
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】楊學(xué)嶺, 管志強(qiáng) 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所