CN117129947B - 一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法 - Google Patents

一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明请求保护一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，通过输入多个待处理一维雷达信号，对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图，之后将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图；解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号；对所述待识别雷达信号进行识别。该方案利用脉间特征的二维图形进行图像识别分选信号，特征提取速度快、计算速度快，对待载频变化、重频捷变、重频参差等复杂信号时具有较高的分选识别率。

Description

一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法。
背景技术
雷达信号的分选识别是对信号进一步分析的前提，对于电子对抗战有着重要的意义。而目前电磁环境复杂，雷达的调制方式日益复杂，基于传统参数的特征匹配识别算法已经逐渐失效。
雷达信号分选识别方法主要有两种，一种是基于脉间特征的分选识别、另一种是基于脉内特征的分选识别。随着雷达信号的载频变化、重频捷变、重频参差等复杂调制形式出现，经典的简单的脉间分选算法已难以胜任。而脉内算法特征提取困难、计算量巨大。
近年来图像处理技术发展迅速，因此基于信号的时频图像完成分选识别成为了一种趋势。目前已有的许多研究尝试沿用这种思路，利用时频分布等方法对信号进行时频分析，得到信号的时频图像，再基于信息论，领域专业知识，针对时频图像人工设计雷达信号的特征向量，最后再利用机器学习方法完成信号分类。这种方法的特征提取模块虽然语义明确，但泛化性较差，同时特征维数有限，在复杂情况下容易遇到瓶颈。另一类基于深度学习的雷达信号分选识别方法，虽然完成了信号的自动特征提取，但是对标签数据有较大依赖。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题提供一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，包括步骤：
输入多个待处理雷达信号，所述待处理雷达信号为一维信号；
对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图；
将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图；
解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号；
对所述待识别雷达信号进行识别。
优选的，输入所述待处理雷达信号后，将多个所述待处理雷达信号按照时序进行排列，得到多个所述待处理雷达信号的时序到达序列。
优选的，所述对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图，具体包括：
通过所述时序到达序列得到平面变换矩阵和平面变换逆矩阵；
去除所述平面变换矩阵和平面变换逆矩阵的噪点后，计算得到二维雷达特征图。
优选的，所述将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图，具体包括：
所述miniunet网络采用小型的unet改进版本，输入图像小于所述unet，网络层少于所述unet，速度快于所述unet；
所述miniunet网络将所述二维雷达特征图中有规律的形状分离出来。
优选的，解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号，具体包括：
根据所述miniunet网络分离出来的分选特征图的形状，搜索出所述待处理雷达信号的原始信号分离出的信号，作为待识别雷达信号。
本发明请求保护一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，通过输入多个待处理一维雷达信号，对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图，之后将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图；解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号；对所述待识别雷达信号进行识别。该方案利用脉间特征的二维图形进行图像识别分选信号，特征提取速度快、计算速度快，对待载频变化、重频捷变、重频参差等复杂信号时具有较高的分选识别率。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例如下：
参照附图1，本发明请求保护一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，包括步骤：
输入多个待处理雷达信号，所述待处理雷达信号为一维信号；
对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图；
将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图；
解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号；
对所述待识别雷达信号进行识别。
优选的，输入所述待处理雷达信号后，将多个所述待处理雷达信号按照时序进行排列，得到多个所述待处理雷达信号的时序到达序列。
优选的，所述对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图，具体包括：
通过所述时序到达序列得到平面变换矩阵和平面变换逆矩阵；
去除所述平面变换矩阵和平面变换逆矩阵的噪点后，计算得到二维雷达特征图。
附图1中，Toa为接收到信号的到达时间；
平面变换的原理是输入一组信号的Toa序列；
通过公式（1），获得平面变换矩阵D；
（1）
；
通过公式（2），获得平面变换逆矩阵D’ ；
（2）
；
然后去除D和D’的噪点，在通过|D-D’|得到二维雷达特征图；
优选的，所述将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图，具体包括：
所述miniunet网络采用小型的unet改进版本，输入图像小于所述unet，网络层少于所述unet，速度快于所述unet；
所述miniunet网络将所述二维雷达特征图中有规律的形状分离出来。
优选的，解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号，具体包括：
根据所述miniunet网络分离出来的分选特征图的形状，搜索出所述待处理雷达信号的原始信号分离出的信号，作为待识别雷达信号。
Unet网络输入图像为572x572，输出得到2*388*388分割后得图像。
miniunet网络如下：
输入图像大小为572x572；
3*3卷积后图像大小为 616*568*568；
2*2maxpooling后图像大小为16*284*284；
5*5卷积输出后图像大小为32*280*280；
2*2maxpooling后图像大小输出为32*140*140；
5*5卷积后图像大小输出为64*136*136；
2*2maxpooling后图像大小输出为64*68*68；
3*3卷积后图像大小输出为128*66*66；
3*3卷积后图像大小输出为128*64*64；
2*2maxpooling后图像大小输出为128*32*32；
3*3卷积后图像大小输出为256*30*30；
3*3卷积后图像大小输出为256*28*28；
2*2反卷积后图像大小输出为256*56*56；
3*3卷积后图像大小输出为128*54*54；
3*3卷积后图像大小输出为128*52*52；
2*2反卷积输出64*104*104；
5*5卷积后图像大小输出为64*100*100；
2*2反卷积后图像大小输出为32*200*200；
5*5卷积后图像大小输出为32*196*196；
2*2反卷积后图像大小输出为16*388*388；
反卷积后图像大小输出为2*388*388；
本领域技术人员能够理解，本公开所披露的内容可以出现多种变型和改进。例如，以上所描述的各种设备或组件可以通过硬件实现，也可以通过软件、固件、或者三者中的一些或全部的组合实现。
本公开中使用了流程图用来说明根据本公开的实施例的方法的步骤。应当理解的是，前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分的步骤可通过计算机程序来指令相关硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本公开并不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
除非另有定义，这里使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本公开的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，其特征在于，包括步骤：
输入多个待处理雷达信号，所述待处理雷达信号为一维信号；
对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图；
将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图；
解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号；
对所述待识别雷达信号进行识别；
输入所述待处理雷达信号后，将多个所述待处理雷达信号按照时序进行排列，得到多个所述待处理雷达信号的时序到达序列；
所述对所述待处理雷达信号进行脉间平面变换，得到二维雷达特征图，具体包括：
通过所述时序到达序列得到平面变换矩阵和平面变换逆矩阵；
去除所述平面变换矩阵和平面变换逆矩阵的噪点后，计算得到二维雷达特征图；
输入一组信号的Toa序列；
通过公式（1），获得平面变换矩阵D；
（1）
；
通过公式（2），获得平面变换逆矩阵D’ ；
（2）
；
去除D和D’的噪点，在通过|D-D’|得到二维雷达特征图；
所述将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图，具体包括：
所述miniunet网络采用小型的unet改进版本，输入图像小于所述unet，网络层少于所述unet，速度快于所述unet；
所述miniunet网络将所述二维雷达特征图中有规律的形状分离出来。
2.如权利要求1所述的一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，其特征在于，所述将所述二维雷达特征图输入miniunet网络，将所述二维雷达特征图分离成多张分选特征图，具体包括：
所述miniunet网络采用小型的unet改进版本，输入图像小于所述unet，网络层少于所述unet，速度快于所述unet；
所述miniunet网络将所述二维雷达特征图中有规律的形状分离出来。
3.如权利要求2所述的一种基于miniunet的平面变换法雷达信号识别方法，其特征在于，解析所述多张分选特征图，得到待识别雷达信号，具体包括：
根据所述miniunet网络分离出来的分选特征图的形状，搜索出所述待处理雷达信号的原始信号分离出的信号，作为待识别雷达信号。
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