艦船目標一維距離像查詢識別數(shù)據(jù)庫的設計

摘 要：為方便對海上艦船目標進行更加有效地識別，現(xiàn)通過數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)查詢兩個部分設計，開發(fā)出艦船目標一維距離像識別數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫性能進行了檢驗。檢驗結果表明：查詢得到的艦船目標能提供較高的目標識別率，用本數(shù)據(jù)庫匹配識別艦船目標結果接近實測值。

關鍵詞：艦船目標；一維距離像識別；數(shù)據(jù)庫

引言

高分辨雷達一維距離像能夠提供目標的縱向結構信息，包含了目標沿距離向強散射點的位置分布、幅度、類型等重要信息，無論是在存儲量還是計算量上對目標識別系統(tǒng)的要求均比較低，具有易于獲取和處理等優(yōu)點[1，2]，可以作為目標識別的判定依據(jù)。目前在國外已裝備有可用于目標識別的雷達，即可在窄帶搜索目標，又可用寬帶信號進行目標識別。在國內雖然已經(jīng)有許多學者對一維距離像目標識別技術進行了深入的研究，并取得了豐碩的成果，但大部分研究仍停留在理論探索和實驗階段。為方便總結海上目標一維距離像特點，提高查詢判別準確率，初步對艦船目標一維距離像查詢識別數(shù)據(jù)庫進行了探索。文章首先介紹數(shù)據(jù)庫設計中距離像長度和中心矩特征計算方法，隨后說明數(shù)據(jù)庫結構，最后對數(shù)據(jù)庫性能進行檢驗。

2 系統(tǒng)設計

艦船目標一維距離像查詢識別數(shù)據(jù)庫由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫各表、目標數(shù)據(jù)管理、目標數(shù)據(jù)查詢、水聲模擬測量一維像數(shù)據(jù)庫四大模塊構成，結構如圖3所示。

目標數(shù)據(jù)管理模塊由模板一維距離像數(shù)據(jù)入庫、距離像長度計算和距離像中心矩特征計算三個子模塊組成。其中模板一維距離像數(shù)據(jù)入庫將各探測裝備采集的原始一維距離像模板導入數(shù)據(jù)庫，距離像長度計算子模塊是對艦船目標一維距離像長度特征進行預處理計算；距離像中心矩特征計算是對艦船目標一維距離像中心矩特征進行提取，依據(jù)距離像典型特征比對，實現(xiàn)對目標的查詢識別。

目標數(shù)據(jù)查詢模塊由目標大中小型查詢和目標類型查詢兩個子模塊組成。其中目標大中小型查詢子模塊是利用距離像目標長度與實際艦船目標船長對應的目標的大、中、小型分類來進行判別。而目標類型判別是在目標大中小型判別基礎上，利用提取的目標中心矩特征來查詢識別目標類型，得出對目標的識別概率。

水聲模擬測量一維像數(shù)據(jù)庫是根據(jù)聲波和電磁波相似性的理論基礎，在實驗室狀態(tài)下利用艦船縮比模型測得得一維距離像數(shù)據(jù)，目的是對實際測量得到的艦船一維像數(shù)據(jù)進行對比輔助查詢。

3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)檢驗

下面對設計數(shù)據(jù)庫的性能進行驗證和檢驗。

通過某港口裝備，對某商船（命名為“祥龍?zhí)枴保┻M行數(shù)據(jù)采集，共采集4種姿態(tài)角0.5度、30度、45度、60度，每組姿態(tài)角采集20個數(shù)據(jù)，利用長度及中心矩特征等進行數(shù)據(jù)采集成像，取平均距離像入庫，即錄入模板一維距離像數(shù)據(jù)庫，作為查詢識別的依據(jù)。如圖4所示。

現(xiàn)判斷港口附近航行的的一艘艦船目標類型。通過實時數(shù)據(jù)采集成像，得到該目標姿態(tài)角為59.5度的一維距離像，如圖5所示。

使用查詢識別數(shù)據(jù)庫的目標數(shù)據(jù)查詢功能，對目標距離像數(shù)據(jù)和模板距離像數(shù)據(jù)進行比對識別，查詢結果如下：為“祥龍“號商船的概率為92%，為漁政船的概率為55%，為漁船的概率為30%（如表1所示）。

后經(jīng)多源情報查證，該目標確為“祥龍?zhí)枴鄙檀Ｓ纱蓑炞C了本查詢識別數(shù)據(jù)庫具有較高的識別準確性，查詢方法是可行的。

4 結束語

艦船目標一維距離像查詢識別數(shù)據(jù)庫搜集了我國大量海上目標一維距離像數(shù)據(jù)，提供的規(guī)律可以為海上目標的識別提供基本依據(jù)，經(jīng)過擴展，該數(shù)據(jù)庫也可以搜集其他外國軍民用船只的一維距離像數(shù)據(jù)并提供查詢結論，有著十分廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]黃培康，殷紅成，許小劍.雷達目標特性[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：1-7.

[2]廖學軍.基于高分辨距離像的雷達目標識別[D].西安：西安電子科技大學，1998，8：1-3.

[3]姜衛(wèi)東.光學區(qū)雷達目標結構成像的理論及其在雷達目標識別中的應用[D].長沙：國防科技大學，2000：25-27.

[4]謝處方，吳先良.電磁散射理論與計算[M].合肥：安徽大學出版社，2002：21-33.

[5]黃培康，殷紅成，許小劍.雷達目標特性[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：1-7.

[6]袁莉，劉宏偉，保錚等.基于中心矩特征的雷達HRRP自動目標識別[J].電子學報，2004，32（12）：2078-2081.

[7]Xing X D，Bao Z，Pei B N.The properties of high resolutionrangeprofiles[J].Optical Engineer，2002，41（2）：493-504.

[8]Zhang X，Shi Y，Bao Z. A new feature ferture vecture using selected bispectra for signsl classification with application in radar target recognition[J].IEEE Trans.SP，2001，49：1875-1885.

[9]劉先康，梁菁，任杰等.基于HRRP中心矩特征的艦船目標識別[J].計算機工程與應用，2009（專刊）：195-198.

[10]陳允輝，李環(huán)，馬巖，等.雷達目標一維距離像的偶數(shù)階中心矩特征的識別[J].沈陽理工大學學報，2013（5）：38-42.

作者簡介：孫長城（1987-），男，安徽六安人，海軍工程大學碩士研究生，研究方向為目標成像與識別。

盧建斌（1980-），男，河南信陽人，海軍工程大學講師，研究方向為雷達目標特性。

安許（1987-），男，河北定州人，中國人民解放軍92292部隊，在職研究生，研究方向為信號系統(tǒng)與處理。

*通迅作者：孫長城。