【摘要】：海面目標(biāo)探測已經(jīng)成為獲取海面信息的重要途徑,在軍事與民用領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。對海觀測雷達在探測海面目標(biāo)時,有以下幾類目標(biāo):小木船、潛望鏡等小尺寸目標(biāo);隱身艦艇、隱身潛艇等隱身目標(biāo);巡航導(dǎo)彈、預(yù)警機等高機動目標(biāo);遠海打撈漁船、遠海救援目標(biāo)等遠距離目標(biāo),這幾類目標(biāo)通常具有低可觀測特性,統(tǒng)稱為弱目標(biāo)。弱目標(biāo)的低可觀測特性和海雜波的復(fù)雜特性導(dǎo)致雷達回波的信雜比較低,如何從雷達回波信號中有效檢測出海面弱目標(biāo)成為了亟需解決的重大科學(xué)問題。本論文構(gòu)造了一個具有高區(qū)分度的特征空間,并采用支持向量機作為分類器,完成了從雷達回波信號中檢測弱目標(biāo)的目的。在特征空間的構(gòu)造中,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號相較于海雜波在幅度分布上具有更高的非平穩(wěn)性,這種差異性可以用信息熵去量化,因此本論文基于信息熵作為區(qū)分指標(biāo)構(gòu)建一維特征空間。然而,在惡劣海洋環(huán)境下,海雜波中會存在大量的海尖峰,使得海雜波的非平穩(wěn)度也大幅增加,從而導(dǎo)致信息熵對于目標(biāo)信號和海雜波的區(qū)分度有可能被嚴(yán)重削弱。針對這種現(xiàn)象,通過進一步研究發(fā)現(xiàn),雷達回波信號的分形特形在一定程度上可以避免海尖峰對目標(biāo)信號的影響。因此,本文提取可以用以描述雷達回波信號分形特性的赫斯特指數(shù),與信息熵一同構(gòu)建二維特征空間。有趣的是,在研究過程中,還發(fā)現(xiàn)當(dāng)雷達回波信號經(jīng)過離散傅里葉變換后,目標(biāo)信號相較于海雜波在頻域中的尖峰聚集程度更為明顯�；诖�,設(shè)計了頻域峰均比這一指標(biāo)量化這種現(xiàn)象。通過IPIX雷達實測數(shù)據(jù)表明,有些數(shù)據(jù)在由信息熵、赫斯特指數(shù)以及頻域峰均比構(gòu)造的特征空間中呈現(xiàn)出線性可分性,然而有些數(shù)據(jù)在特征空間中表現(xiàn)出非線性可分性。這也就要求檢測器能夠處理線性可分和線性不可分的數(shù)據(jù)。而支持向量機作為機器學(xué)習(xí)中的一種經(jīng)典方法,對于線性可分或線性不可分數(shù)據(jù)均具有良好的分類效果。雖然,在以往的研究中,也有采用支持向量機作為區(qū)分目標(biāo)信號和海雜波的檢測器。但是,鮮有文獻研究在定量虛警概率下基于支持向量機的檢測器對弱目標(biāo)的檢測概率。因此,本文針對這個問題,通過設(shè)計算法,使得支持向量機能夠在給定虛警概率下工作。并研究基于支持向量機的檢測器在給定虛警概率下的檢測性能。采用IPIX雷達實測數(shù)據(jù)集測試并分析信雜比、采樣時長以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)的不同對檢測器性能所造成的影響。同時與已有的一些經(jīng)典算法進行對比,本論文設(shè)計的檢測器大幅提高了對弱目標(biāo)的檢測概率。
【圖文】：

圖 4-1 懲罰因子影響超平面形成示意圖在海洋弱目標(biāo)探測中，，檢測概率都是在一定的虛警概率下得到的，為了適應(yīng)海上目標(biāo)探測這一領(lǐng)域的需求，本文通過設(shè)計算法調(diào)節(jié)懲罰因子，從而控制超平面的位置，進而得到在確定虛警概率下的檢測概率。對于式(4-3)的約束優(yōu)化問題通過拉格朗日變換將上述優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為對偶問題 1 , 10111max ,2s.t. C1: 0 , 0, 1, ,C2 : 0 , 0 , 1, ,C3 : 0n ni i j i j i ji i ji ii ini iiy y k x xy i Ny i Ny (4 4)式中 代表的是拉格朗日乘子，只有支持向量的乘子為非零，k( )代表的是核函數(shù)。而對于此問題的求解，在 1998 年 J.Platt 針對上述問題提出序列最小優(yōu)化（SMO）算
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP181;P714

【參考文獻】

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本文編號：2618005