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基于改进PSO-RBF神经网络的高分辨率雷达目标检测研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 雷达自动检测技术

1.2.1 基于目标回波起伏和调制谱特征的目标检测

1.2.2 基于极点分布的目标检测

1.2.3 基于极化特征的目标检测

1.2.4 基于高分辨率雷达的目标检测

1.3 基于雷达目标HRRP的检测

1.3.1 直接利用HRRP的目标检测

1.3.2 基于子空间法的HRRP目标检测

1.3.3 基于支持向量机的HRRP目标检测

1.3.4 基于神经网络的HRRP目标检测

1.4 本文研究内容

1.5 论文结构

第二章 目标高分辨率距离像

2.1 雷达目标散射中心理论

2.2 高分辨率距离像的建立

2.3 HRRP的特性分析

2.3.1 姿态敏感性

2.3.2 平移敏感性

2.3.3 幅度敏感性

2.4 高分辨率距离像实验数据介绍

2.4.1 仿真目标数据

2.4.2 实测数据

2.4.3 雷达目标HRRP的预处理

2.5 本章小结

第三章 粒子群算法和RBF神经网络的基本理论

3.1 粒子群算法概述

3.1.1 标准PSO算法的基本原理

3.1.2 参数设置

3.2 标准PSO算法的改进

3.2.1 线性调整策略

3.2.2 非线性惯性权重调整策略

3.3 人工神经网络概述

3.3.1 人工神经元模型

3.3.2 人工神经网络的基本原理

3.3.3 人工神经网络的分类

3.4 RBF神经网络

3.4.1 RBF神经网络结构

3.4.2 RBF网络的学习算法

3.5 本章小结

第四章 基于改进PSO的RBF神经网络算法设计

4.1 改进PSO算法

4.1.1 非线性自适应惯性权重

4.1.2 局部搜索算子

4.2 实验结果与分析

4.2.1 测试函数

4.2.2 算法参数设置

4.2.3 算法性能分析

4.3 基于改进的PSO优化的RBF神经网络

4.3.1 参数的编码方式与适应度函数的选取

4.3.2 改进PSO优化的RBF神经网络

4.4 实验结果和分析

4.4.1 算法的评价指标

4.4.2 结果分析

4.5 本章小结

第五章 雷达目标检测系统的设计与实现

5.1 模型总体结构

5.2 改进PSO-RBF神经网络雷达目标检测模型

5.2.1 数据预处理模块

5.2.2 改进PSO-RBF神经网络模块

5.2.3 输出响应及处理模块

5.3 实验及仿真结果

5.3.1 算法仿真环境

5.3.2 实验数据

5.3.3 算法的评价指标

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况

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摘要

雷达自动目标检测作为现代雷达的一个重要发展方向,在民用及军事领域有着广泛的应用。目标高分辨距离像能提供目标沿雷达射线方向的几何结构信息,且与二维成像、三维成像相比,HRRP易于获取和处理。本文基于HRRP对雷达自动目标检测技术进行研究,主要内容和创新如下:
   1.从目标散射点模型出发,研究HRRP及其敏感特性。利用目标散点模型,分别仿真出“|”、“V”、“小”和“干”四种形状目标的高分辨率距离像(HRRP)。
   2.针对PSO算法容易陷入局部最优和固定权值在算法搜索的末期会丧失粒子多样性而导致算法的收敛速度变慢的问题,提出一种改进PSO算法,首先采用自适应惯性权重,以平衡全局快速搜索能力和局部精细搜索能力之间的矛盾;其次加入局部搜索算子α,即粒子在更新位置后,在其速度范围内再次随机搜索,如搜索到的新位置适应度比当前位置适应度更优,则将新位置作为下一次进化的起点,否则,将原位置作为下一次进化的起点。并通过四类测试函数对改进算法的性能进行验证。
   3.为避免RBF神经网络算法陷入局部最优,提高收敛精度和速度,提出一种基于改进PSO优化的RBF神经网络算法,该算法利用改进PSO算法和最小二乘法相结合对RBF神经网络进行优化学习训练。并通过Hermit函数对改进算法进行性能测试。
   4.为了提高雷达目标检测系统的识别率,提出一种基于改进PSO优化的RBF神经网络雷达目标检测系统,分别将四类目标的仿真数据和三类目标的实测数据作为实验数据对该模型进行训练与测试,实验结果表明:该模型的检测率明显提高,同时提高了收敛速度和收敛精度,抗干扰能力也有显著增强。

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