系统工程与电子技术 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (1): 54-63.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2022.01.08
周毅恒*, 杨军, 夏赛强, 吕明久
收稿日期:
2020-08-25
出版日期:
2022-01-01
发布日期:
2022-01-19
通讯作者:
周毅恒
作者简介:
周毅恒(1996—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为信号处理技术与应用|杨军(1973—), 男, 教授, 博士研究生导师, 博士, 主要研究方向为雷达系统、雷达信号处理与检测|夏赛强(1994—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为目标检测与识别技术|吕明久(1985—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为目标检测与识别
Yiheng ZHOU*, Jun YANG, Saiqiang XIA, Mingjiu LYU
Received:
2020-08-25
Online:
2022-01-01
Published:
2022-01-19
Contact:
Yiheng ZHOU
摘要:
逆Radon变换以其精度高、抗噪性能好的优点常用于微动信号的参数估计, 但是当旋翼类目标微动信号存在闪烁现象时, 该方法失效。针对此问题, 提出一种闪烁现象下的微动参数估计方法。首先, 建立基于线性调频信号的单旋翼直升机雷达回波散射点模型, 分析闪烁现象下回波的微动特性。其次, 通过去噪卷积神经网络(denosing convolutional neural network, DnCNN)结构分别训练去噪网络和去闪烁网络, 消除旋翼目标回波时频图中存在的噪点、闪烁带和零频带, 得到余弦包络特征增强的微动信号时频图。最后, 针对传统逆Radon变换使用遍历法搜索微动参数, 存在运算量较大的问题, 因此采用黄金分割法对搜索过程进行改进, 提升参数估计速度, 最终完成对旋翼目标微动参数的估计。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。
中图分类号:
周毅恒, 杨军, 夏赛强, 吕明久. 闪烁现象下旋翼目标微动参数估计方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 54-63.
Yiheng ZHOU, Jun YANG, Saiqiang XIA, Mingjiu LYU. Estimation method of micro-motion parameters for rotor targets under flashing[J]. Systems Engineering and Electronics, 2022, 44(1): 54-63.
1 | CHEN V C. Analysis of radar micro-Doppler signature with time-frequency transform[C]//Proc. of the IEEE 10th Workshop on Statistical Signal and Array Processing, 2000: 463-466. |
2 | 杜兰, 李林森, 李玮璐, 等. 基于时域回波相关性特征的飞机目标分类方法[J]. 雷达学报, 2015, 4 (6): 621- 629. |
DU L , LI L S , LI W L , et al. Aircraft target classification based on correlation features from time-domain echoes[J]. Journal of Radars, 2015, 4 (6): 621- 629. | |
3 | 姜悦, 范菊平, 郭乐田, 等. 基于时频图的飞机目标特征提取算法[J]. 现代雷达, 2016, 38 (4): 38- 41. |
JIANG Y , FAN J P , GUO L T , et al. Feature-extraction algorithm of airplane targets based on time-frequency diagram[J]. Modern Radar, 2016, 38 (4): 38- 41. | |
4 | 章鹏飞, 李刚, 霍超颖, 等. 基于双雷达微动特征融合的无人机分类识别[J]. 雷达学报, 2018, 7 (5): 557- 564. |
ZHANG P F , LI G , HUO C Y , et al. Classification of drones based on micro-Doppler radar signatures using dual radar sensors[J]. Journal of Radars, 2018, 7 (5): 557- 564. | |
5 |
STANKOVIC L , DAKOVIC M , THAYAPARAN T , et al. Inverse radon transform-based micro-Doppler analysis from a reduced set of observations[J]. IEEE Trans.on Aerospace and Electronic Systems, 2015, 51 (2): 1155- 1169.
doi: 10.1109/TAES.2014.140098 |
6 |
ZHANG Q , YE T S , TAN H S , et al. Imaging of a moving target with rotating parts based on the Hough transform[J]. IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2008, 46 (1): 291- 299.
doi: 10.1109/TGRS.2007.907105 |
7 | 张群, 胡健, 罗迎, 等. 微动目标雷达特征提取、成像与识别研究进展[J]. 雷达学报, 2018, 7 (5): 531- 547. |
ZHANG Q , HU J , LUO Y , et al. Research progresses in radar feature extraction, imaging, and recognition of target with micro-motion[J]. Journal of Radars, 2018, 7 (5): 531- 547. | |
8 | 夏赛强, 向龙, 朱名烁, 等. 一种变步长的微动目标参数高精度提取方法[J]. 雷达科学技术, 2019, 17 (5): 506- 512. |
XIA S Q , XIANG L , ZHU M S , et al. A variable-step high accuracy extraction algorithm for micro-motion target parameters[J]. Radar Science and Technology, 2019, 17 (5): 506- 512. | |
9 | 马娇, 董勇伟, 李原, 等. 多旋翼无人机微多普勒特性分析与特征提取[J]. 中国科学院大学学报, 2019, 36 (2): 235- 243. |
MA J , DONG Y W , LI Y , et al. Multi-rotor UAV's micro-Doppler characteristic analysis and feature extraction[J]. Journal of University of Chinese Academy of Sciences, 2019, 36 (2): 235- 243. | |
10 | 陈广锋, 张林让, 刘高高. 基于微多普勒分析的直升机旋翼参数估计[J]. 计算机工程, 2012, 38 (17): 249- 253. |
CHEN G F , ZHANG L R , LIU G G . Parameter estimation of helicopter blade based on micro-Doppler analysis[J]. Computer Engineering, 2012, 38 (17): 249- 253. | |
11 | 陈永彬, 李少东, 杨军, 等. 旋翼叶片回波建模与闪烁现象机理分析[J]. 物理学报, 2016, 65 (13): 287- 297. |
CHEN Y B , LI S D , YANG J , et al. Rotor blades echo modeling and mechanism analysis of flashes phenomena[J]. Acta Physica Sinica, 2016, 65 (13): 287- 297. | |
12 |
夏勇, 田西兰, 常沛, 等. 基于深度学习的复杂沙漠背景SAR目标检测[J]. 雷达科学与技术, 2019, 17 (3): 305- 309, 318.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2019.03.011 |
XIA Y , TIAN X L , CHANG P , et al. SAR target detection in complex desert background images based on deep learning[J]. Radar Science and Technology, 2019, 17 (3): 305- 309, 318.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2019.03.011 |
|
13 |
WANG F , SHENG S C . Residual learning of deep convolutional neural network for seismic random noise attenuation[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2019, 16 (8): 1314- 1318.
doi: 10.1109/LGRS.2019.2895702 |
14 | 秦剑. 基于生成对抗网络的信号重构[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2018. |
QIN J. Signal reconstruction based on generation countermea-sure network[D]. Xi'an: Xidian University, 2018. | |
15 | 韩萍, 孙丹丹. 特征选择与深度学习相结合的极化SAR图像分类[J]. 信号处理, 2019, 35 (6): 972- 978. |
HAN P , SUN D D . Polarimetric SAR image classification based on feature selection and deep learning[J]. Signal Processing, 2019, 35 (6): 972- 978. | |
16 |
ZHANG K , ZUO W , CHEN Y , et al. Beyond a Gaussian denoiser: residual learning of deep CNN for image denoising[J]. IEEE Trans.on Image Processing, 2017, 26 (7): 3142- 3155.
doi: 10.1109/TIP.2017.2662206 |
17 |
XIA X G . System identification using chirp signals and time-variant filters in the joint time-frequency domain[J]. IEEE Trans.on Signal Processing, 1997, 45 (8): 2072- 2084.
doi: 10.1109/78.611210 |
18 | 夏赛强, 向虎, 陈文峰, 等. 基于CEMD的旋翼微动目标杂波抑制方法[J]. 航空学报, 2018, 39 (9): 184- 193. |
XIA S Q , XIANG H , CHEN W F , et al. Clutter suppression method for rotor micro-motion target based on CEMD[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2018, 39 (9): 184- 193. | |
19 | 王才, 徐成发, 冯祺, 等. 基于瞬时频率率的平动刚体目标微动参数测量[J]. 北京理工大学学报, 2017, 37 (3): 318- 324. |
WANG C , XU C F , FENG Q , et al. Micro-motion parameter measurement of rigid targets with translation based on instantaneous frequency rate[J]. Transactions of Beijing Institute of Technology, 2017, 37 (3): 318- 324. | |
20 |
王雨千, 周峰, 王世强. 弹道目标微多普勒特性基于逆Radon变换的稀疏表示[J]. 火力与指挥控制, 2017, 42 (9): 55- 59.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2017.09.012 |
WANG Y Q , ZHOU F , WANG S Q . Sparse representation of micro-Doppler feature of ballistic target based on inverse Radon transform[J]. Fire Control & Command Control, 2017, 42 (9): 55- 59.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2017.09.012 |
|
21 | IOFFEAND S, SZEGEDY C. Batch normalization: accelerating deep network training by reducing internal covariate shift[C]//Proc. of the Internationa Conference on Machine Learning, 2015: 448-456. |
22 | HE K M, ZHANG X Y, REN S Q, et al. Deep residual learning for image recognition[C]//Proc. of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2016. |
23 |
李昌利, 胡丽娜. SAR微动目标检测及其参数估计方法[J]. 雷达科学与技术, 2019, 17 (4): 365- 370.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2019.04.003 |
LI C L , HU L N . An algorithm for micro motion target detection and parameter estimation for synthetic aperture radar[J]. Radar Science and Technology, 2019, 17 (4): 365- 370.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2019.04.003 |
|
24 |
赵彤璐, 廖桂生, 杨志伟. 基于短时迭代自适应-逆Radon变换的微多普勒提取方法[J]. 电子学报, 2016, 44 (3): 505- 513.
doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2016.03.002 |
ZHAO T L , LIAO G S , YANG Z W . Micro-Doppler extraction based on short-time iterative adaptive approach and inverse Radon transform[J]. Acta Electronica Sinica, 2016, 44 (3): 505- 513.
doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2016.03.002 |
|
25 | 王童, 童创明, 李西敏, 等. 扩展性微动目标回波模拟与特征参数提取研究[J]. 物理学报, 2015, 64 (21): 168- 176. |
WANG T , TONG C M , LI X M , et al. Echo simulation and feature parameter extraction of extended fretting target[J]. Acta Physica Sinica, 2015, 64 (21): 168- 176. | |
26 |
李康乐, 刘永祥, 姜卫东, 等. 基于逆Radon变换的微动目标重构研究[J]. 雷达科学与技术, 2010, 8 (1): 74- 79, 86.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2010.01.015 |
LI K L , LIU Y X , JIANG W D , et al. Reconstruction of moving targets based on inverse Radon transform[J]. Radar Science and Technology, 2010, 8 (1): 74- 79, 86.
doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2010.01.015 |
|
27 |
TAUSSKY O , KNUTH D E . The art of computer programming(Ⅱ): seminumerical algorithms[J]. The American Mathematical Monthly, 1970, 77 (8): 900.
doi: 10.2307/2317055 |
[1] | 韩啸, 陈世文, 陈蒙, 杨锦程. 基于互易点学习的LPI信号开集识别[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2752-2759. |
[2] | 胡毅立, 赵永波, 陈胜, 牛奔. 双插值拟合的共形电磁矢量传感器阵列解相干[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(8): 2393-2402. |
[3] | 熊元燚, 谢文冲. 基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(8): 2506-2514. |
[4] | 张立民, 谭凯文, 闫文君, 张聿远. 基于多级跳线残差网络的雷达辐射源识别[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(7): 2148-2156. |
[5] | 袁文杰, 郭琨毅, 盛新庆, 金从军. 基于电流相位特性的滑动散射中心建模方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(6): 1765-1771. |
[6] | 金国栋, 薛远亮, 谭力宁, 许剑锟. 基于孪生神经网络的目标跟踪算法进展研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(6): 1805-1822. |
[7] | 赵晓枫, 徐叶斌, 吴飞, 牛家辉, 蔡伟, 张志利. 基于全局感知机制的地面红外目标检测方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(5): 1461-1467. |
[8] | 邹虹, 白陈阳, 何鹏, 崔亚平, 王汝言, 吴大鹏. 基于分布式深度学习的边缘服务放置策略[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(5): 1728-1737. |
[9] | 陈冬, 句彦伟. 基于语义分割实现的SAR图像舰船目标检测[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(4): 1195-1201. |
[10] | 金艳, 赵大地, 姬红兵. 脉冲噪声下基于NAT函数的LFM信号参数估计[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 762-770. |
[11] | 孙晶明, 虞盛康, 孙俊. 基于深度学习的HRRP识别姿态敏感性分析[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 802-807. |
[12] | 姚云翔, 陈莹. 注意力机制下双模态交互融合的目标跟踪网络[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 410-419. |
[13] | 徐桂光, 王旭东, 汪飞, 胡国兵, 高涌荇, 罗泽虎. 基于SE-ResNeXt网络的低信噪比LPI雷达辐射源信号识别[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(12): 3676-3684. |
[14] | 杨宇超, 方明, 赵晨帆, 王玥琪, 方刚. 高速机动目标长时间相参积累和参数估计算法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(12): 3811-3820. |
[15] | 高涌荇, 王旭东, 汪玲, 朱岱寅, 郭军, 孟凡旺. 基于RCNN的双极化气象雷达天气信号检测[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(11): 3380-3387. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||