基于深度学习的海面目标检测研究

发布时间：2020-06-08 13:30

【摘要】：海杂波的存在使得海面小目标的检测一直是雷达信号处理中难点和热点。海面目标的回波主要是来自海表面自身的杂波和目标的散射回波。小目标直接检测的困难在于海杂波背景会湮没小目标的回波信号。通过对海杂波的研究间接实现对小目标的检测有一定的研究价值。本文对海杂波中的目标检测处理从一维信号处理角度和二维图像处理角度进行了研究。主要工作如下:1、基于堆栈自编码器的一维海杂波序列预测:分析研究IPIX雷达实测海杂波的性质,证明一维海杂波序列的短期可预测性。基于一维海杂波序列的短期可预测性,建立了堆栈自编码器预测模型,仿真实验证明了该模型的有效性,相较于其他方法的预测精度有所提高。2、基于卷积自编码器的二维图像域上的目标检测:针对仿真海杂波回波数据的距离时间像数据集,使用卷积自编码器实现特征提取和目标检测。为了准确构建数据集,利用SIRP方法对不同海清进行了仿真,针对单纯海杂波和含目标信号的海杂波的数据集测试结果表明所提方法检测准确率有所提高。3、基于稀疏降噪自编码器的海杂波图像噪声去除:设计了稀疏降噪自编码器对噪声污染的海杂波图像进行噪声去除,采用多种指标验证了该方法的降噪性能的改善。
【图文】：

波段雷达,波浪破碎,海浪,海杂波

测有助于避免海上交通事故的发生，，更好的提高航行的安全；（３）海洋是生存逡逑环境的重要组成部分，非法捕鱼等极大的破坏海洋生态环境，监测非法捕鱼是环逡逑境监测不可避免的一项任务。图１．１是美军的一部高精度Ｘ波段雷达。逡逑图１．１邋Ｘ波段雷达逦图１．２波浪破碎前的海浪逡逑海面目标检测中强海杂波影响最大，是干扰信号中最大的干扰来源雷达逡逑回波是指雷达照射目标后目标反射或散射回的电磁波信号，海杂波则是雷达电磁逡逑波发射与海洋表面作用产生的后向散射回波Ｗ。图１．２是波浪破碎来临前的的海逡逑洋表面。当目标的反射系数较小导致目标信号十分微弱，这种情况下目标回波信逡逑号与强海杂信号相比十分小，目标信号自然就会被海杂波信号掩盖，出现目标被逡逑湮没的现象，导致雷达无法检测出目标。同时，强海杂波的幅度分布存在很长的逡逑拖尾，这意味着它在幅度变化方面具有尖锐杂波的特性，尖峰回波信号的存在往逡逑往使虚警概率大幅度增加。这些因素都不可避免的影响雷达的探测性能。如何对逡逑隐匿于海杂波信号中的微弱目标信号有效检测正是需要解决的问题。逡逑１逡逑

神经元模型,激活函数

人工yL经网络可以看做是按照一定的网络拓扑结构将一定数量的神经元组逡逑成的。如果把人工神经网络比作一座楼房，则拓扑结构就是他的钢筋架构，神经逡逑元是它的每块砖。它三个组成部分就是权重、求和、激活函数，如图２．１所示，逡逑其中权重相当于人脑神经系统中神经元内部突触的连接强度，激活函数相当于突逡逑触接受刺激内部向外面释放化学物质的浓度，起到非线性映射作用。逡逑Ａ逡逑＇ｘｔ。逦＾逦激活函数逡逑求和结点逡逑、Ｖ逦？？’逡逑突触权值逡逑图２．１基本神经元模型逡逑整个过程可以用以下公式２－１描述：逡逑Ｐ逡逑ｕｋ＝Ｈｗｋｉｘｊ＞ｖ＊邋＝邋ｎｅｔｋ邋＾？ｔ＋ｂｋ，ｙｋ邋＝邋＜Ｈｙｋ）逦（２－１）逡逑式中，；《１，；＼：２，“－，：＾表示输入信号，＞＾｜，＇＾２，．＂，＼＾表示神经元＾：的权重，义为逡逑线性组合结果，匕为偏置，表示激活函数，凡为神经元Ａ的输出值。逡逑网络的激活函数有下面几种形式：逻辑函数（Ｌｏｇｉｓｔｉｃ）逡逑“＂，Ｔｘ邋＋邋ｂ）＝丨＋ｉ，ｗ逦（２－２）逡逑８逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.5

【参考文献】