JPH04294444A - 信号識別装置 - Google Patents
信号識別装置Info
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- JPH04294444A JPH04294444A JP3058953A JP5895391A JPH04294444A JP H04294444 A JPH04294444 A JP H04294444A JP 3058953 A JP3058953 A JP 3058953A JP 5895391 A JP5895391 A JP 5895391A JP H04294444 A JPH04294444 A JP H04294444A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 34
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 2
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はニューラルネットワー
クによるレーダ受信信号識別装置に関するものである。
クによるレーダ受信信号識別装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーダの受信信号から観測対象の種類を
識別することは重要な課題である。受信信号からなんら
かの特徴量を算出し、その値に応じて観測対象をいくつ
かのクラスタ、例えば地表面や海面や航空機などに分離
することができる。従来、ニューラルネットワークを用
いた信号識別装置を用いて識別結果を評価する際には、
学習させたクラスタを代表するベクトルのうち、ニュー
ラルネットワークの出力ベクトルに最も近いものを識別
結果として判定するものが一般的であった。この種の装
置の判定方法として、例えば図12に示すようなものが
あった。この図は G.Vrckovnik,C.R
.Carter, S.Haykin『Radial
Basis Function Classi
fication of Impulse Ra
dar Waveforms』Internatio
nal Joint Conference o
n NeuralNetworks 1990,V
OLUME1,pp45−50から類推されるものであ
り、橋で反射してきたレーダの受信信号から橋の構造を
3つの種類に識別している例である。図12の識別結果
評価手段4のフローチャートを図13に示す。ステップ
39はニューラルネットワークの出力層の3つの素子の
出力値を比較して、最大値を出力した素子の番号iを求
める。ステップ40はiが1であるかを調べて、1であ
ればステップ42により橋の構造を2AMCR(コンク
リートと防水層と2層のアスファルトからなる構造)で
あると識別する。ステップ41はiが2であるかを調べ
て、2であればステップ43により橋の構造を3ACR
(コンクリートと3層のアスファルトからなる構造)で
あると識別する。またiがどちらでもない場合にはステ
ップ44により橋の構造を2ACR(コンクリートと2
層のアスファルトからなる構造)であると識別する。こ
の例ではニューラルネットワークによる全ての識別結果
を、必ず3つの構造のいずれかであると判定している。
識別することは重要な課題である。受信信号からなんら
かの特徴量を算出し、その値に応じて観測対象をいくつ
かのクラスタ、例えば地表面や海面や航空機などに分離
することができる。従来、ニューラルネットワークを用
いた信号識別装置を用いて識別結果を評価する際には、
学習させたクラスタを代表するベクトルのうち、ニュー
ラルネットワークの出力ベクトルに最も近いものを識別
結果として判定するものが一般的であった。この種の装
置の判定方法として、例えば図12に示すようなものが
あった。この図は G.Vrckovnik,C.R
.Carter, S.Haykin『Radial
Basis Function Classi
fication of Impulse Ra
dar Waveforms』Internatio
nal Joint Conference o
n NeuralNetworks 1990,V
OLUME1,pp45−50から類推されるものであ
り、橋で反射してきたレーダの受信信号から橋の構造を
3つの種類に識別している例である。図12の識別結果
評価手段4のフローチャートを図13に示す。ステップ
39はニューラルネットワークの出力層の3つの素子の
出力値を比較して、最大値を出力した素子の番号iを求
める。ステップ40はiが1であるかを調べて、1であ
ればステップ42により橋の構造を2AMCR(コンク
リートと防水層と2層のアスファルトからなる構造)で
あると識別する。ステップ41はiが2であるかを調べ
て、2であればステップ43により橋の構造を3ACR
(コンクリートと3層のアスファルトからなる構造)で
あると識別する。またiがどちらでもない場合にはステ
ップ44により橋の構造を2ACR(コンクリートと2
層のアスファルトからなる構造)であると識別する。こ
の例ではニューラルネットワークによる全ての識別結果
を、必ず3つの構造のいずれかであると判定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の信号識別装置に
おける識別結果の評価方式は以上のように構成されてい
るので、入力データがニューラルネットワークに学習さ
せたどのクラスタとも異なる場合や、ニューラルネット
ワークの学習が十分でない場合にも、識別結果をいづれ
かのクラスタとして強制的に判定してしまうため、誤識
別率が増加して識別率が低下するという問題点があった
。
おける識別結果の評価方式は以上のように構成されてい
るので、入力データがニューラルネットワークに学習さ
せたどのクラスタとも異なる場合や、ニューラルネット
ワークの学習が十分でない場合にも、識別結果をいづれ
かのクラスタとして強制的に判定してしまうため、誤識
別率が増加して識別率が低下するという問題点があった
。
【0004】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、入力データがニューラルネット
ワークに学習させたどのクラスタとも異なる場合や、ニ
ューラルネットワーク学習が不十分な場合でも、誤識別
率を低下させることのできる信号識別装置を得ることを
目的とする。
ためになされたもので、入力データがニューラルネット
ワークに学習させたどのクラスタとも異なる場合や、ニ
ューラルネットワーク学習が不十分な場合でも、誤識別
率を低下させることのできる信号識別装置を得ることを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る信号識別
装置は、あらかじめ既知の信号を学習させて未知の信号
を識別するニューラルネットワークと、その識別結果の
信頼度を評価する信頼度評価手段と、その信頼度が一定
値以下であれば識別結果を棄却する識別結果棄却手段を
備えたものである。
装置は、あらかじめ既知の信号を学習させて未知の信号
を識別するニューラルネットワークと、その識別結果の
信頼度を評価する信頼度評価手段と、その信頼度が一定
値以下であれば識別結果を棄却する識別結果棄却手段を
備えたものである。
【0006】
【作用】この発明においては、ニューラルネットワーク
の識別結果の信頼度が一定値以下であれば識別結果を棄
却するので、誤識別率を低下させることができる。
の識別結果の信頼度が一定値以下であれば識別結果を棄
却するので、誤識別率を低下させることができる。
【0007】
【実施例】実施例1.図1〜図9はこの発明の一実施例
を示す説明図である。図1は構成図である。1は識別を
行なうニューラルネットワーク、2はその識別結果の信
頼度を評価する信頼度評価手段、3はその信頼度に基い
て識別結果を棄却する識別結果棄却手段、4は識別結果
評価手段、5は最終的な識別結果を表示する識別結果表
示手段である。図2は図1のニューラルネットワークを
示す構成図であり、6は入力層の素子群、7は隠れ層の
素子群、8は出力層の素子群をそれぞれ示す。図3と図
4は図1の信頼度評価手段を示すグラフであり、図3の
関数はニューラルネットワークの出力層の素子出力の絶
対値を評価し、図4の関数は素子出力の相対値を評価す
る。図5はニューラルネットワークに識別させるレーダ
のクラッタエコー(不要信号)のスペクトル分布を示し
、図6はニューラルネットワークに学習させるクラスタ
を示す。ここに9〜17は学習させた信号が属するクラ
スタである。図7は従来の識別評価手段のみによる識別
結果の評価結果、図8は本発明による識別結果の評価結
果である。図9は動作手順を示すフローチャートである
。
を示す説明図である。図1は構成図である。1は識別を
行なうニューラルネットワーク、2はその識別結果の信
頼度を評価する信頼度評価手段、3はその信頼度に基い
て識別結果を棄却する識別結果棄却手段、4は識別結果
評価手段、5は最終的な識別結果を表示する識別結果表
示手段である。図2は図1のニューラルネットワークを
示す構成図であり、6は入力層の素子群、7は隠れ層の
素子群、8は出力層の素子群をそれぞれ示す。図3と図
4は図1の信頼度評価手段を示すグラフであり、図3の
関数はニューラルネットワークの出力層の素子出力の絶
対値を評価し、図4の関数は素子出力の相対値を評価す
る。図5はニューラルネットワークに識別させるレーダ
のクラッタエコー(不要信号)のスペクトル分布を示し
、図6はニューラルネットワークに学習させるクラスタ
を示す。ここに9〜17は学習させた信号が属するクラ
スタである。図7は従来の識別評価手段のみによる識別
結果の評価結果、図8は本発明による識別結果の評価結
果である。図9は動作手順を示すフローチャートである
。
【0008】次に動作について説明する。ここでは、レ
ーダの受信信号に含まれるクラッタエコーを、ニューラ
ルネットワークにより識別させる例を用いて説明する。 クラッタエコーを除去するには、通常、帯域除去フィル
タにより、クラッタエコーの周波数成分を受信信号から
除去する。しかし、例えば雲のように移動している物体
では、レーダプラットフォームに対して相対速度をもつ
ために、ドプラー効果を生じてそのスペクトル分布がゼ
ロからずれる。また、雲中の気流の乱れによりそのスペ
クトル分布に広がりを生じている。このためこのような
クラッタエコーを、帯域除去フィルタにより除去するた
めには、あらかじめクラッタエコーのスペクトルの分布
中心周波数と分布帯域幅とを知っておく必要がある。そ
こで、ここでは、図5に示すようなスペクトル分布を持
つクラッタエコーの分布中心周波数と、分布帯域幅とを
ニューラルネットワークを用いて識別し、その識別結果
を評価する手順を図9に従い説明する。
ーダの受信信号に含まれるクラッタエコーを、ニューラ
ルネットワークにより識別させる例を用いて説明する。 クラッタエコーを除去するには、通常、帯域除去フィル
タにより、クラッタエコーの周波数成分を受信信号から
除去する。しかし、例えば雲のように移動している物体
では、レーダプラットフォームに対して相対速度をもつ
ために、ドプラー効果を生じてそのスペクトル分布がゼ
ロからずれる。また、雲中の気流の乱れによりそのスペ
クトル分布に広がりを生じている。このためこのような
クラッタエコーを、帯域除去フィルタにより除去するた
めには、あらかじめクラッタエコーのスペクトルの分布
中心周波数と分布帯域幅とを知っておく必要がある。そ
こで、ここでは、図5に示すようなスペクトル分布を持
つクラッタエコーの分布中心周波数と、分布帯域幅とを
ニューラルネットワークを用いて識別し、その識別結果
を評価する手順を図9に従い説明する。
【0009】ステップ31)まず最初に、分布中心周波
数と帯域幅とが既知の信号を用いてニューラルネットワ
ーク1を学習させる。ここでは図6に示す9つのクラス
タに属する疑似クラッタエコーを用いて、図2に示した
階層構造のニューラルネットワークを学習させている。 なお、ニューラルネットワークの出力層の各素子は、識
別させる各クラスタと1対1で対応している。たとえば
クラスタAの学習では出力層の9つの素子8のそれぞれ
に( 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.
0 0.0 0.0 0.0 )の値が出力されるよ
うに学習させるものとする。このように各クラスタ毎に
ニューラルネットワークに学習させる出力値を、まとめ
てベクトル状に表記したものをクラスタコードベクトル
、またその要素数をクラスタコードベクトルの次数と呼
ぶことにする。クラスタコードベクトルの次数は、識別
すべきクラスタ数と一致させておく必要がある。
数と帯域幅とが既知の信号を用いてニューラルネットワ
ーク1を学習させる。ここでは図6に示す9つのクラス
タに属する疑似クラッタエコーを用いて、図2に示した
階層構造のニューラルネットワークを学習させている。 なお、ニューラルネットワークの出力層の各素子は、識
別させる各クラスタと1対1で対応している。たとえば
クラスタAの学習では出力層の9つの素子8のそれぞれ
に( 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.
0 0.0 0.0 0.0 )の値が出力されるよ
うに学習させるものとする。このように各クラスタ毎に
ニューラルネットワークに学習させる出力値を、まとめ
てベクトル状に表記したものをクラスタコードベクトル
、またその要素数をクラスタコードベクトルの次数と呼
ぶことにする。クラスタコードベクトルの次数は、識別
すべきクラスタ数と一致させておく必要がある。
【0010】ステップ32)学習が終了したニューラル
ネットワークの入力層の素子群6に、未知の中心周波数
と帯域幅をもつクラッタエコーのスペクトルパターンを
入力して、出力層の素子群8にその識別結果を出力する
。
ネットワークの入力層の素子群6に、未知の中心周波数
と帯域幅をもつクラッタエコーのスペクトルパターンを
入力して、出力層の素子群8にその識別結果を出力する
。
【0011】ステップ33)上記識別結果を信頼度評価
手段2に入力して、識別結果の信頼度を出力する。信頼
度評価手段は図3と図4の各々の評価関数による評価値
の積を出力する。図3の評価関数は出力層の素子群8の
出力の中で最大のものが、学習させた値1.0に近い値
を出力しているかどうか調べるもので0から1の値を出
力する。図4の評価関数は出力層の素子群8の出力の中
で最大のものが、その平均値に比べてどの程度大きいか
調べるもので0から1の値を出力する。図3と図4の評
価関数はどちらの値も1に近いほど出力の信頼度が高い
ことを表しており、両者がバランス良く高い評価値を示
すことが望ましい。このため両者の積をとって総合評価
値としている。
手段2に入力して、識別結果の信頼度を出力する。信頼
度評価手段は図3と図4の各々の評価関数による評価値
の積を出力する。図3の評価関数は出力層の素子群8の
出力の中で最大のものが、学習させた値1.0に近い値
を出力しているかどうか調べるもので0から1の値を出
力する。図4の評価関数は出力層の素子群8の出力の中
で最大のものが、その平均値に比べてどの程度大きいか
調べるもので0から1の値を出力する。図3と図4の評
価関数はどちらの値も1に近いほど出力の信頼度が高い
ことを表しており、両者がバランス良く高い評価値を示
すことが望ましい。このため両者の積をとって総合評価
値としている。
【0012】ステップ34・35)上記信頼度を識別結
果棄却手段3に入力して、ニューラルネットワーク1の
識別結果の棄却を行う。信頼度があるしきい値を越えた
場合には、識別結果を識別結果評価手段4に送り、信頼
度があるしきい値に達しない場合には、識別結果を棄却
する信号を識別結果表示手段5に送る。
果棄却手段3に入力して、ニューラルネットワーク1の
識別結果の棄却を行う。信頼度があるしきい値を越えた
場合には、識別結果を識別結果評価手段4に送り、信頼
度があるしきい値に達しない場合には、識別結果を棄却
する信号を識別結果表示手段5に送る。
【0013】ステップ36)識別結果評価手段4は、出
力層の素子群8のうち最大の素子出力を示す素子番号に
対応するクラスタ名を識別結果表示手段5に送る。
力層の素子群8のうち最大の素子出力を示す素子番号に
対応するクラスタ名を識別結果表示手段5に送る。
【0014】ステップ37)識別結果表示手段5は、識
別結果の棄却の有無、および識別したクラスタ名を表示
する。
別結果の棄却の有無、および識別したクラスタ名を表示
する。
【0015】図8は、図6のA〜Iのクラスタを含む多
数の未知信号の識別結果を、本発明の手法により評価し
た例である。図7は従来の識別手段のみによる識別結果
の例である。図8の結果では、図7の結果に比べて識別
率は低下しているが、誤識別率が低減している。従って
、本発明により、未知のクラスタに属する信号を識別さ
せた場合などに誤識別率を低減することができる。
数の未知信号の識別結果を、本発明の手法により評価し
た例である。図7は従来の識別手段のみによる識別結果
の例である。図8の結果では、図7の結果に比べて識別
率は低下しているが、誤識別率が低減している。従って
、本発明により、未知のクラスタに属する信号を識別さ
せた場合などに誤識別率を低減することができる。
【0016】実施例2.また図10は信頼度評価手段2
の他の実施例を示すもので、18はある入力信号に対し
てニューラルネットワーク1の出力層の素子群8から得
られる出力ベクトル、19はニューラルネットワーク1
を学習させる際に用いた全てのクラスタコードベクトル
、20はこれら2つのベクトルの距離を演算するベクト
ル距離演算装置、21は全てのクラスタコードベクトル
について演算したベクトル距離のうち、最小値を選択し
、信頼度に換算する信頼度換算手段である。
の他の実施例を示すもので、18はある入力信号に対し
てニューラルネットワーク1の出力層の素子群8から得
られる出力ベクトル、19はニューラルネットワーク1
を学習させる際に用いた全てのクラスタコードベクトル
、20はこれら2つのベクトルの距離を演算するベクト
ル距離演算装置、21は全てのクラスタコードベクトル
について演算したベクトル距離のうち、最小値を選択し
、信頼度に換算する信頼度換算手段である。
【0017】クラスタコードベクトル19は実施例1で
説明したように、各クラスタ毎にニューラルネットワー
クに学習させる出力値を、まとめてベクトル状に表記し
たものであるが、実施例2ではその次数を識別すべきク
ラスタ数と一致させておく必要はない。たとえばクラス
タAの学習では出力層の3つの素子のそれぞれに( 1
.0 1.0 1.0)の値が出力されるように学
習させるものとする。
説明したように、各クラスタ毎にニューラルネットワー
クに学習させる出力値を、まとめてベクトル状に表記し
たものであるが、実施例2ではその次数を識別すべきク
ラスタ数と一致させておく必要はない。たとえばクラス
タAの学習では出力層の3つの素子のそれぞれに( 1
.0 1.0 1.0)の値が出力されるように学
習させるものとする。
【0018】ベクトル距離演算装置20は、例えば2つ
のベクトルのハミング距離Dを式1により計算する。た
だしここに、Oiはニューラルネットワークの第i出力
素子の出力、Ckiは第kクラスタを表わすクラスタコ
ードベクトルの第i要素の値、Nはこれらのベクトルの
ベクトル長である。クラスタコードベクトルの次数が3
の場合の距離Dの例を図11に示す。
のベクトルのハミング距離Dを式1により計算する。た
だしここに、Oiはニューラルネットワークの第i出力
素子の出力、Ckiは第kクラスタを表わすクラスタコ
ードベクトルの第i要素の値、Nはこれらのベクトルの
ベクトル長である。クラスタコードベクトルの次数が3
の場合の距離Dの例を図11に示す。
【0019】
【数1】
【0020】また信頼度換算手段21は、全てのクラス
タコードベクトルのうち、ニューラルネットワークの出
力ベクトルに最も距離の近いものを選び出し、その距離
を式2により信頼度αに換算して出力する。
タコードベクトルのうち、ニューラルネットワークの出
力ベクトルに最も距離の近いものを選び出し、その距離
を式2により信頼度αに換算して出力する。
【0021】
【数2】
【0022】このように構成すれば、クラスタを表現す
るクラスタコードベクトルの次数を識別するクラスタ数
と一致させない場合でも、ニューラルネットワークによ
る識別結果の信頼度を評価することができて、クラスタ
コードベクトルを自由に設定できるという効果がある。
るクラスタコードベクトルの次数を識別するクラスタ数
と一致させない場合でも、ニューラルネットワークによ
る識別結果の信頼度を評価することができて、クラスタ
コードベクトルを自由に設定できるという効果がある。
【0023】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、信頼度
評価手段によりニューラルネットワークの出力の信頼度
を評価して、識別結果棄却手段により、その信頼度が一
定値以上であれば、従来の評価方式によりいづれかのク
ラスタへ識別を行ない、信頼度が一定値以下であれば、
識別結果を棄却する機能をもたせたので、入力データが
ニューラルネットワークに学習させたどのクラスタとも
異なる場合や、ニューラルネットワークの学習が不十分
な場合にも、誤識別率を低減させることができるという
効果がある。
評価手段によりニューラルネットワークの出力の信頼度
を評価して、識別結果棄却手段により、その信頼度が一
定値以上であれば、従来の評価方式によりいづれかのク
ラスタへ識別を行ない、信頼度が一定値以下であれば、
識別結果を棄却する機能をもたせたので、入力データが
ニューラルネットワークに学習させたどのクラスタとも
異なる場合や、ニューラルネットワークの学習が不十分
な場合にも、誤識別率を低減させることができるという
効果がある。
【図1】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】ニューラルネットワークを示す構成図である。
【図3】信頼度評価手段を実現する評価関数の一例であ
る。
る。
【図4】信頼度評価手段を実現する評価関数の一例であ
る。
る。
【図5】ニューラルネットワークに識別させるレーダの
クラッタエコーのスペクトル分布の一例である。
クラッタエコーのスペクトル分布の一例である。
【図6】ニューラルネットワークに学習させるクラッタ
エコーのスペクトル分布のクラスタである。
エコーのスペクトル分布のクラスタである。
【図7】従来の識別評価手段のみによる識別結果の評価
結果である。
結果である。
【図8】本発明による識別結果の評価結果である。
【図9】本発明の動作手順を示すフローチャートである
。
。
【図10】本発明の信頼度評価手段の他の実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図11】クラスタコードベクトルのハミング距離を示
す説明図である。
す説明図である。
【図12】従来の信号識別装置を示す構成図である。
【図13】従来の識別結果評価手段の判定方法を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
1 ニューラルネットワーク
2 信頼度評価手段
3 識別結果棄却手段
Claims (1)
- 【請求項1】 入力した信号に対して識別すべき最適
なクラスタを表現するクラスタベクトルを出力するニュ
ーラルネットワーク、上記ニューラルネットワークの出
力ベクトルから識別結果の信頼度を評価する信頼度評価
手段、上記信頼度に基いて識別結果を棄却する識別結果
棄却手段を備えたことを特徴とする信号識別装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3058953A JPH04294444A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 信号識別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3058953A JPH04294444A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 信号識別装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04294444A true JPH04294444A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13099202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3058953A Pending JPH04294444A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 信号識別装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04294444A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19639884A1 (de) * | 1995-09-27 | 1997-04-03 | Hitachi Ltd | Mustererkennungssystem |
JP2020180875A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | 三菱電機株式会社 | クラッタ学習装置及びクラッタ識別装置 |
JP2021135941A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | Aiスクリーニング株式会社 | 癌罹患リスク判定評価システム及び癌罹患リスク判定評価方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3058953A patent/JPH04294444A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS=1989 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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