基于FMCW毫米波雷达的目标识别

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaobi68029616802961
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)毫米波雷达具有成本低、检测精度高、全天候、全时段工作等特点,目前广泛应用于民用雷达领域,而雷达目标识别是雷达的一项重要功能,但目前民用FMCW毫米波雷达在识别道路目标时,由于道路环境复杂、干扰过多,导致雷达识别准确率较低,距离雷达目标识别技术能够真正应用于实际道路还有一段距离。因此本文对基于FMCW毫米波雷达目标识别展开研究,主要工作内容如下:1.分析了 FMCW毫米波雷达原理。首先,介绍了波形为锯齿波的FMCW毫米波雷达系统,并以此为基础分析了雷达的中频(Intermediate Frequency,IF)信号。随后,分析了 FMCW毫米波雷达的测距、测速和测角原理,为以后的工作打下了理论基础。2.研究了雷达目标识别的算法。雷达目标识别主要分为机器学习和深度学习两类算法。首先研究了基于机器学习的雷达目标识别,在机器学习中主要研究了 K-最近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)分类算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类算法。实验结果显示,在本实验中当K=3且距离测量方式选取曼哈顿距离时,使用KNN算法做雷达目标识别的平均识别准确率最高,约为63.44%,尽管平均识别准确率不高,但其训练和识别速度最快;在本实验中使用SVM算法做雷达目标识别的最高平均识别准确率约为62.38%,且该算法的训练和识别速度最慢。随后研究了基于深度学习的雷达目标识别,在深度学习中主要研究了卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)分类算法。实验结果显示,使用两层卷积层和池化层结构的CNN算法做雷达目标识别的平均识别准确率约为66.11%,使用三层卷积层和池化层结构的CNN算法做雷达目标识别的平均识别准确率约为64.26%,CNN算法的训练和识别速度介于KNN算法和SVM算法之间。3.提出了一种改进的CNN分类算法。由于CNN分类算法容易引起内部协变量偏移(Internal Covariate Shift,ICS)问题,所以在CNN算法中加入了批归一化(Batch Normalization,BN)层以抑制ICS问题产生的影响,从而提高平均识别准确率。提出了三种优化方式,针对两种结构的CNN算法做了六组实验,实验结果显示,在本实验中,在两层卷积层和池化层的结构的CNN算法的每层卷积层和ReLU激活函数之间加入一层BN层效果最好,使用该优化算法的平均识别准确率最高且训练和识别速度较快,平均识别准确率为71.23%。就平均识别准确率而言,使用该优化算法较使用机器学习算法提高了约9%,但是在训练和识别速度方面,使用该优化算法较使用KNN算法有所牺牲。平均识别准确率提高的原因在于,相较于其它算法,在CNN算法中加入BN层使得数据在训练和识别过程分布更稳定,从而能够更好的提取目标稳定特征,提高平均识别准确率。
其他文献
随着现代半导体技术的进步,物联网设备、个人终端设备等以微控制器为主的产品迅猛发展。微处理器作为核心控制单元,其设计要求也从单一追求有效控制向高性能低功耗兼具转变。由于现代微处理器芯片的复杂工作场景导致的散热、续航问题越发严重,使得处理器芯片的低功耗研究具有重要研究价值。本论文研究了 14纳米工艺制程下处理器的基本结构与工作模式,基于Synops ys公司ARC处理器的基础上设计了一套电源域管理系统
学位
雷达散射截面(RCS)作为表征飞机、舰艇等各种军事目标散射特性的一个重要参数,一直以来都是国内外的研究热点。近场测量是目前研究目标雷达散射截面的一个主要手段之一。相较于传统的远场测量和紧缩场测量,近场测量具有测试空间小、捕获信息量大、测量精度高、保密性强、受外界干扰小等优点。尽管近场散射测量技术已有几十年的研究与发展,但在一些细分领域中仍存在着诸多问题尚待研究解决。基于此,本文主要对基于逆合成孔径
学位
随着现代信号处理算法的快速发展,应用场景的日益复杂,信号处理算法复杂度逐渐提升,迭代速度日益加快。传统信号处理平台硬件及软件定制化的设计难以适应算法的快速迭代,许多新兴算法应用到工程中需要较长的开发周期,这阻碍了实验算法到工程算法的转化速度;同时复杂的国际形势使得信号处理硬件平台面临国外技术封锁的潜在威胁。因此,研究一种可以满足各种信号处理算法要求、可以快速开发部署的国产通用化的信号处理平台软件具
学位
在军用和民用领域,基于雷达传感器的海杂波背景下的目标检测问题是一个重点和难点问题。雷达工作在对海模式时,接收的回波中由地杂波、海杂波、海面目标回波等各种类型回波组成,十分复杂。为了避免以岛礁回波为代表的地杂波对后续海面目标检测的影响,使后续目标检测处理能够针对海洋区域,提高检测准确率和效率,在对整个海面进行目标检测之前,通过海陆分割算法将回波中的杂波划分为海杂波和地杂波显得十分必要。当前的海陆分割
学位
工业生产过程中,常需对生产工件进行无损检测以检验工件的性能。超声显微检测技术能够利用超声波的传播特性显示样品表面和内部的缺陷或分层信息,是一种无损检测的有效方式。随着器件小型化的发展越来越迅速,需要检测的缺陷尺寸也越来越小,超声无损检测的分辨率也需要不断提高。为实现微米级缺陷的超声无损检测,本文研制了一套高精度、高分辨率的超声扫描显微系统。本文的主要工作如下:(1)实现了超声扫描成像系统的硬件搭建
学位
卫星通信相控阵天线具有覆盖范围广、信息传输速率高的优势,且能够进行快速波束扫描,是无数天线工作者的重要研究课题之一。对于卫星通信相控阵天线的双圆极化、宽带大角度扫描两大特性更是学者们进行设计研究的重难点部分,科研意义重大。为此,本文的分析研究主要针对双圆极化馈电网络、双圆极化相控阵天线的设计以及相控阵天线宽带宽角的扫描展开。主要的工作内容概述如下:(1)对卫星通信天线双圆极化馈电网络进行研究。为达
学位
随着时代的发展,语音在人们的生活中越来越重要,但是现实世界背景下往往会掺入很多背景噪声。这会导致语音质量的下降,因此在这种背景下,语音增强技术成为一个热点。除了传统的语音增强方法,基于深度学习的语音增强方法已经在语音增强领域占有一席之地。它能够通过神经网络直接实现带噪语音到目标语音的映射,避免了传统方法往往需要估计噪声谱的弊端,提升语音增强的效果。基于卷积神经网络的语音增强模型表现良好,但深度神经
学位
司法领域的中文命名实体识别是对裁判文书中的各类实体进行准确地识别,是司法人工智能领域后续应用的基础性工作。由于司法标注语料的严重匮乏以及法律文本独特的行文特点限制,国内对于此方面的研究相对较少。本文对裁判文书的行文特点进行分析,并结合深度学习方法针对司法领域的中文命名实体识别任务展开研究。主要的工作内容如下:(1)针对司法领域公开标注语料缺失的问题,人工构建了一个基于裁判文书的命名实体语料库Leg
学位
质子治疗头是质子医疗设备的关键部件,扫描磁铁电源为治疗头扫描磁铁提供高精度、低纹波、快速变化的励磁电流,是质子医疗中扫描磁铁能够精确控制质子束流偏转、扩展的保障,进而影响最终治疗效果。本文研制了一种基于高、低压H桥混合级联的扫描磁铁电源,包括硬件结构与控制策略,其中高压H桥保证电流的动态要求,低压H桥实现电流的精度要求。首先,通过研究国内外扫描磁铁电源方案,在分析各个电源方案优缺点后,确定了该电源
学位
随着科技的迅速发展,电子战已经逐渐成为现代军事战争的核心。而电子侦察作为电子战的先导和基础,主要是对敌方雷达辐射源进行探测和截获,以获取敌方雷达辐射源信息,为后续的战场态势评估、对敌攻击提供技术信息支持。本文主要研究机载未知雷达辐射源识别和工作模式识别问题。主要工作包括:(1)介绍了雷达脉冲参数和主要参数的调制方式,在此基础上,对雷达相关参数特征的提取进行了研究,并对机载雷达常用的工作模式进行了分
学位