基于自监督胶囊网络的雷达一维距离像识别算法研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuliang82
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
宽带雷达通过主动探测可获取反映目标对象结构信息的高分辨距离像(HRRP)。由于HRRP中不仅蕴含了充裕的目标结构信息,而且具备易处理、数据量小等特点,非常适用于雷达目标识别场景中,因此成为了雷达识别领域的热门研究对象。本文分析了过去的HRRP识别方法在非合作目标场景下存在的不足,并基于此提出了一种基于自监督胶囊网络的非合作目标雷达一维距离像的识别方法,具体内容如下:(1)首先分析了HRRP受雷达和外部环境影响而存在的敏感性问题,并通过一定的处理手段为后续模型提供更稳定的数据输入;其次,选取了几类具有代表性的传统识别方法和深度学习识别方法作为经典案例,用于后续的实验对比分析。(2)针对过去HRRP识别方法存在的问题,提出了一种基于多尺度卷积胶囊网络(Conv-Caps Net)的雷达HRRP识别方法。该方法首先利用卷积神经网络的特性构建了多角度捕捉位置信息的多尺度卷积模块,其次在建模的过程中采用了泛化能力较强的胶囊网络,以避免卷积神经网络(CNN)无法体现HRRP序列结构信息的缺陷。基于实测HRRP数据集的实验表明基于多尺度卷积胶囊网络的识别方法较过去方法具备较优的识别性能。(3)从无监督预训练的视角出发引入对比学习以获得表征能力和迁移性较强的HRRP特征,并以此构建了基于自监督胶囊网络(Sim Siam-Caps Net)的雷达HRRP识别方法。该方法首先通过数据处理以增加源域HRRP样本的多样性,然后利用对比学习方法预训练获取实测HRRP数据的通用特征,该特征可应用于不同的下游任务构成通用的识别模型,最后构建整体模型并通过实验证明了该方法的优越性。(4)在自监督胶囊网络的基础上,通过优化胶囊构建和路由算法机制提出了更轻量更快的高效自监督胶囊网络(Efficient-Siam Caps Net)模型对HRRP进行识别,使雷达HRRP识别方法可更好部署在计算能力不强的边缘端装备中。该方法首先在获取的通用特征基础上结合通道与空间的特征信息,增强了HRRP包络特征的多样性;其次,利用深度可分离卷积构建更高质量的基础胶囊,并在这一过程中减少了参数量;最后,通过引入自注意力路由机制降低了无效信息对分类的影响。基于实测数据的实验表明所提方法具备优秀的识别能力和良好的工程实用价值。(5)本文基于嵌入式设备和ONNX Runtime推理引擎构建了一种适用于雷达HRRP识别的应用框架,用雷达传感器模拟信号采集过程,并在不同样本条件下,验证了本文所提HRRP识别方法的工程可行性。该研究为日后雷达目标识别在实际工程中的应用奠定了基础。
其他文献
互联网的飞速发展,出现了形形色色的图书商城,使得人们能够随时随地的使用该系统购买书籍。但是,图书商城在为人们带来便利的同时也为人们带来了困扰,使用者不能很快从海量图书资源中找到自己真正喜欢的书籍。所以,本文把推荐技术使用到图书商城中,设计开发了基于个性化推荐的图书商城系统,不仅可以满足用户网上购书的需求,还提供了个性化图书推荐功能,帮助用户快速找到自己感兴趣的书籍,提高了用户的购买体验。主要的工作
学位
随着后摩尔时代的到来,硅基半导体的发展遇到了瓶颈。二维材料自发现以后,由于其独特的电学性能和比肩硅基材料的载流子迁移率,被国内外研究者认为可替代硅基材料的候选者之一。二维过渡金属硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides,TMDs)作为二维材料中的佼佼者,在下一代电子器件和光学器件发展应用中具有极大的潜力,而如何高质量的合成晶圆级TMDs材料是未来进行工业化生产的
学位
随着客运系统的发展和货物包裹数量的增加,安检对于维护日常出行安全和社会稳定具有重要作用,同时也是一项效率低、成本高的艰难挑战。安检工作一般需要安检人员拥有较高的专业技能水平和实际经验,并且安检员通常需要长时间集中精神判断行李中是否有违禁物品。因此,高强度工作带来的疲惫可能导致人工安检的漏检与误检。随着深度学习技术的蓬勃发展,如今深度学习相关方法被广泛应用于各大领域,如图像分类、目标追踪与图像修复等
学位
随着经济的发展,居民以及工商业用户的用电需求不断增加,并且用户们的用电时间段通常比较集中,分布式发电以及电动汽车的不断接入,配电网电压调节的压力越来越大。例如,在低电价时段,大量电动汽车的充电可能会导致配电网欠压问题。另一方面,高比例可再生能源分布式发电接入配电网可能会引起过电压问题。针对这些问题,本文研究了配电网、负荷聚合商的多利益主体分析法,提出了基于博弈论的配电网电压调控方法。本文以配电网运
学位
基于功率超声波的液化处理可以实现纳米材料分散、细胞破碎、食品乳化等应用,因而得到广泛的研究。功率超声波电源在驱动液化负载的换能器时,由于换能器的工作温度、液化负载等因素变化,导致超声波电源的驱动频率、阻抗匹配和转换效率等难以实现最优化。本论文据此研究了可准确锁定谐振器驱动频率的液化高精度仪器,主要研究内容包括:首先,设计了超声换能器与变幅杆的三维结构,实现了较大的输出振幅,均匀辐射声场。利用COM
学位
日新月异的无线通讯技术,促使用户对无线数据传输的速度和质量有了更高的要求,故需要具有高性能的微波收发前端作为通信的硬件支撑。作为微波前端的关键模块之一,功率放大器在近年来得到了广泛的研究。尽管如此,提升功率放大器的带宽和效率性能依然是当前的研究热点和亟待解决的问题。因此,本文以功放的带宽和效率为研究的切入点,研究并设计了两款J类功率放大器和两款逆J类功率放大器,本文的主要工作与贡献如下:1、针对提
学位
Massive MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output)具有抗干扰能力强、频谱效率高、系统容量高等优势。因毫米波波长短,能在较小的区域内部署大量天线,所以两者的结合具有极大的优势。与此同时,混合Massive MIMO结构因能显著降低系统的射频链数目,从而可以降低系统构造的硬件成本和功耗,因此受到了广泛的关注。然而,相比于传统的阵列天线结构,混合Ma
学位
针对现有工业领域存在的管道结垢清理成本高,除垢效果不易观察等问题,本文研究了一种结合红外检测技术和超声波清洗技术的在线除垢系统。基于红外阵列传感器实现管道表面的实时温度监测,并结合温度变化,动态调整超声驱动电源的功率,实现管道的在线超声除垢。本论文的主要研究内容包括:首先,设计完成了应用于管道除垢的超声波电源:其工作频率21.5k Hz左右,电源最大输出功率500W。频率追踪方案基于团队设计的HZ
学位
在新冠疫情期间(COVID-19),为了有效阻止疫情扩散,在中国几乎人人都佩戴口罩,现在人们出门佩戴口罩已经成为一种共识。佩戴口罩却对日常的人脸识别带来了极大的挑战,因此如何消除面部遮挡对人脸识别产生的影响,是亟待解决的问题。目前针对无遮挡条件下的人脸识别技术已经相当成熟,但是在脸部存在遮挡的情况下,识别的性能会大大受到影响,因此如何解决遮挡问题对人脸识别的影响至关重要,面对局部遮挡的人脸识别也是
学位
回音壁模式光学谐振腔具有高品质因数、小模式体积等优势,可以极大增强腔内光场与物质之间的相互作用。基于回音壁模式光学谐振腔的磁场传感器可以快速的探测磁场信号,具有抗电磁干扰、宽频带、低功耗、室温工作等优点。本文在现有的回音壁模式光学谐振腔的研究基础上,采用磁致伸缩材料(FeGa和Terfenol-D粉末)与毛细管构成的回音壁模式光学谐振腔构建了磁场传感器,实现了交变磁场和直流磁场探测。本论文主要完成
学位