基于混合模型的雷達(dá)非合作目標(biāo)的識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于混合模型的雷達(dá)非合作目標(biāo)的識(shí) 別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)是在雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)與定位的基礎(chǔ)上，提取雷達(dá)回波中所 包含的目標(biāo)的特征信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)所具有的屬性與類(lèi)型的判斷。在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，雷達(dá)目標(biāo) 識(shí)別系統(tǒng)的主要任務(wù)是在剔除非感興趣目標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)敵方的非合作目標(biāo)進(jìn)行有效的鑒 別與分類(lèi)。針對(duì)模式識(shí)別中的分類(lèi)問(wèn)題，目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)需要對(duì)所有可能出現(xiàn)的目標(biāo)類(lèi)別建 立模板庫(kù)，在此基礎(chǔ)上利用機(jī)器學(xué)習(xí)理論完成系統(tǒng)的訓(xùn)練。但是針對(duì)敵方的非合作目標(biāo)，利 用實(shí)際觀測(cè)獲得完整的模板庫(kù)數(shù)據(jù)是不能達(dá)到，該成為了影響目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)性能的主要瓶 頸。
[0003] 然而，伴隨著計(jì)算機(jī)電磁學(xué)，特別是高頻電磁散射計(jì)算方法的發(fā)展，結(jié)合計(jì)算機(jī)硬 件運(yùn)算性能的不斷提高，利用計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的模型建立，在此基礎(chǔ)上根據(jù)雷達(dá)系 統(tǒng)要求，對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行信號(hào)級(jí)的仿真，建立具有較高置信度的完整的目標(biāo)模板庫(kù)。該種方 法相比較于外場(chǎng)實(shí)際測(cè)量方法和微波暗室測(cè)量方法，其適用范圍廣，具有實(shí)現(xiàn)靈活且成本 較低的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 鑒于W上基于目標(biāo)完整模板庫(kù)的建立問(wèn)題，研究者分別提出矩量法、可視化圖形 電磁計(jì)算方法（Graphical electroma即etic computing, GRECO)與射線跟蹤法（Shooting and bouncing ray, SBR)等來(lái)解決此問(wèn)題。矩量法是一種基于泛函分析理論的積分形式 數(shù)值方法，其適合于求解如天線、電磁兼容等多種問(wèn)題，但是在實(shí)際散射計(jì)算中矩量法由 于計(jì)算量較大且需要大量運(yùn)算存儲(chǔ)空間，所W其并不適合對(duì)尺寸較大的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)處 理。GRECO與SBR均是在高頻漸進(jìn)方法的基礎(chǔ)上建立的，GRECO主要考慮鏡面反射和邊緣 散射，采用物理光學(xué)法（Physical optics，P0)與物理繞射理論（The地ysical theoiT of difTraction，PTD)混合方法來(lái)求解目標(biāo)散射場(chǎng)，但其對(duì)大型目標(biāo)中常見(jiàn)的二面角與腔體結(jié) 構(gòu)無(wú)法求解；SBR采用幾何光學(xué)法（Geometrical optics，G0)與P0的混合方法進(jìn)行散射場(chǎng) 求解，但其對(duì)目標(biāo)中的棱邊散射描述存在不足。然而在雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)中，通常采用合成 寬帶技術(shù)生成雷達(dá)高分辨一維距離像，常規(guī)的頻域高頻電磁散射計(jì)算方法并不適用生成雷 達(dá)高分辨一維距離像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于混合模型的雷達(dá)非合作目標(biāo) 的識(shí)別方法，W實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)非合作目標(biāo)的有效識(shí)別，并且有效地提高雷達(dá)系統(tǒng)目 標(biāo)識(shí)別的性能。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)。
[0007] 一種基于混合模型的雷達(dá)非合作目標(biāo)的識(shí)別方法，包括W下步驟：
[000引建立精細(xì)化散射點(diǎn)模型的標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)；對(duì)非合作目標(biāo)按照所述標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)進(jìn) 行結(jié)構(gòu)分解，生成所述非合作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模型；對(duì)所述非合作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模 型進(jìn)行遮擋處理，得到非合作目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型，所述有效散射點(diǎn)模型中包括多個(gè)有 效散射點(diǎn)；利用高頻散射電磁計(jì)算方法，對(duì)所述非合作目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型中的有效散 射點(diǎn)進(jìn)行雷達(dá)散射截面積（Radar化OSSSection,RC巧強(qiáng)度計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息，結(jié) 合所述強(qiáng)度信息生成包含所述有效散射點(diǎn)強(qiáng)度信息的非合作目標(biāo)散射點(diǎn)矩陣；對(duì)所述非合 作目標(biāo)散射點(diǎn)矩陣加入統(tǒng)計(jì)特性，得到包含非合作目標(biāo)的坐標(biāo)信息與RCS強(qiáng)度信息的非合 作目標(biāo)的第二散射點(diǎn)模型；對(duì)所述非合作目標(biāo)的第二散射點(diǎn)模型進(jìn)行非合作目標(biāo)多散射點(diǎn) 雷達(dá)回波仿真，建立高分辨一維距離像模板庫(kù)；利用所述高分辨一維距離像模板庫(kù)，采用K 近鄰分類(lèi)器對(duì)測(cè)試高分辨一維距離像進(jìn)行識(shí)別。
[0009] 優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)中包含N類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體散射點(diǎn)模型，每類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體散射點(diǎn)模 型中包括由散射點(diǎn)的坐標(biāo)信息與類(lèi)別信息組成的固有參數(shù)，和由散射體參數(shù)與散射體坐標(biāo) 信息組成的待設(shè)參數(shù)信息。
[0010] 優(yōu)選地，所述對(duì)非合作目標(biāo)按照所述標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，生成所述非合 作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模型，包括W下子步驟：將所述非合作目標(biāo)對(duì)照所述標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)進(jìn) 行結(jié)構(gòu)分解，得到組成所述非合作目標(biāo)的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體中包括該標(biāo)準(zhǔn)體的尺寸 信息、位置信息和角度信息；按照所述非合作目標(biāo)分解得到的各標(biāo)準(zhǔn)體單元的尺寸信息、位 置信息和角度信息，在所述標(biāo)準(zhǔn)體模型庫(kù)中分別提取對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體散射點(diǎn)模型；將所述對(duì) 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體散射點(diǎn)模型，結(jié)合每個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)體中包含的尺寸信息、位置信息和角度信息，建 立非合作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模型。
[0011] 優(yōu)選地，所述對(duì)所述非合作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模型進(jìn)行遮擋處理，得到非合作目 標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型，所述有效散射點(diǎn)模型中包括多個(gè)有效散射點(diǎn)，包括W下子步驟；根據(jù) 雷達(dá)參數(shù)與目標(biāo)仿真條件要求，確定非合作目標(biāo)與雷達(dá)視線方向之間的幾何關(guān)系與雷達(dá)波 口范圍；由所述幾何關(guān)系，得到非合作目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)視線的俯仰角與方位角；根據(jù)所述俯 仰角與方位角對(duì)所述雷達(dá)波口范圍內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域，按照雷達(dá)的距離分辨率進(jìn)行徑向距離分 層；利用網(wǎng)格填充的方法，對(duì)所述非合作目標(biāo)的第一散射點(diǎn)模型進(jìn)行遮擋處理，得到非合作 目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型，所述有效散射點(diǎn)模型為由多個(gè)散射點(diǎn)向量組成的散射點(diǎn)矩陣，每 個(gè)散射點(diǎn)向量包括散射點(diǎn)類(lèi)型與散射點(diǎn)=維坐標(biāo)。
[0012] 優(yōu)選地，所述利用高頻散射電磁計(jì)算方法，對(duì)所述非合作目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型 中的有效散射點(diǎn)進(jìn)行RCS強(qiáng)度計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息，結(jié)合所述強(qiáng)度信息生成包含所述 有效散射點(diǎn)強(qiáng)度信息的非合作目標(biāo)散射點(diǎn)矩陣，包括W下子步驟：運(yùn)用時(shí)域高頻散射電磁 計(jì)算方法對(duì)所述非合作目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型進(jìn)行散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度計(jì)算，得到每個(gè)散射 點(diǎn)的RCS強(qiáng)度向量；組合有效散射點(diǎn)模型與所述每個(gè)散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度向量，得到包含所述 有效散射點(diǎn)強(qiáng)度信息的非合作目標(biāo)散射點(diǎn)矩陣。
[0013] 優(yōu)選地，所述散射點(diǎn)包括強(qiáng)散射點(diǎn)、棱邊散射點(diǎn)和平面散射點(diǎn)；所述運(yùn)用時(shí)域高頻 散射電磁計(jì)算方法對(duì)所述非合作目標(biāo)的有效散射點(diǎn)模型進(jìn)行散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度計(jì)算，包括 W下子步驟；采用時(shí)域幾何繞射理論法計(jì)算所述強(qiáng)散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度；采用時(shí)域物理繞射 理論法計(jì)算所述棱邊散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度；采用時(shí)域物理光學(xué)法計(jì)算所述平面散射點(diǎn)的RCS 強(qiáng)度。
[0014] 優(yōu)選地，所述非合作目標(biāo)散射點(diǎn)矩陣加入統(tǒng)計(jì)特性，得到包含非合作目標(biāo)的坐標(biāo) 信息與RCS強(qiáng)度信息的非合作目標(biāo)的第二散射點(diǎn)模型，包括W下子步驟：按照目標(biāo)散射點(diǎn) 矩陣各個(gè)散射點(diǎn)的坐標(biāo)與雷達(dá)視線角度，對(duì)所有散射點(diǎn)進(jìn)行徑向距離歸一化，根據(jù)雷達(dá)參 數(shù)所得的高分辨距離層，分配各個(gè)散射點(diǎn)到其徑向距離相對(duì)應(yīng)的距離層，得到每個(gè)距離層 的散射點(diǎn)組成模型；對(duì)散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度信息加入隨機(jī)特性；針對(duì)各個(gè)距離層內(nèi)的散射點(diǎn)， W所述散射點(diǎn)的RCS強(qiáng)度向量作為均值向量，確定不同散射點(diǎn)情況下的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性；根據(jù) 其對(duì)應(yīng)的距離層的所應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)分布模型進(jìn)行隨機(jī)向量生成，用所