艦船目標(biāo)一維距離像查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

摘 要：為方便對(duì)海上艦船目標(biāo)進(jìn)行更加有效地識(shí)別，現(xiàn)通過數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)查詢兩個(gè)部分設(shè)計(jì)，開發(fā)出艦船目標(biāo)一維距離像識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能進(jìn)行了檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明：查詢得到的艦船目標(biāo)能提供較高的目標(biāo)識(shí)別率，用本數(shù)據(jù)庫(kù)匹配識(shí)別艦船目標(biāo)結(jié)果接近實(shí)測(cè)值。

關(guān)鍵詞：艦船目標(biāo)；一維距離像識(shí)別；數(shù)據(jù)庫(kù)

引言

高分辨雷達(dá)一維距離像能夠提供目標(biāo)的縱向結(jié)構(gòu)信息，包含了目標(biāo)沿距離向強(qiáng)散射點(diǎn)的位置分布、幅度、類型等重要信息，無(wú)論是在存儲(chǔ)量還是計(jì)算量上對(duì)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的要求均比較低，具有易于獲取和處理等優(yōu)點(diǎn)[1，2]，可以作為目標(biāo)識(shí)別的判定依據(jù)。目前在國(guó)外已裝備有可用于目標(biāo)識(shí)別的雷達(dá)，即可在窄帶搜索目標(biāo)，又可用寬帶信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。在國(guó)內(nèi)雖然已經(jīng)有許多學(xué)者對(duì)一維距離像目標(biāo)識(shí)別技術(shù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)階段。為方便總結(jié)海上目標(biāo)一維距離像特點(diǎn)，提高查詢判別準(zhǔn)確率，初步對(duì)艦船目標(biāo)一維距離像查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了探索。文章首先介紹數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中距離像長(zhǎng)度和中心矩特征計(jì)算方法，隨后說明數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，最后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

艦船目標(biāo)一維距離像查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)各表、目標(biāo)數(shù)據(jù)管理、目標(biāo)數(shù)據(jù)查詢、水聲模擬測(cè)量一維像數(shù)據(jù)庫(kù)四大模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

目標(biāo)數(shù)據(jù)管理模塊由模板一維距離像數(shù)據(jù)入庫(kù)、距離像長(zhǎng)度計(jì)算和距離像中心矩特征計(jì)算三個(gè)子模塊組成。其中模板一維距離像數(shù)據(jù)入庫(kù)將各探測(cè)裝備采集的原始一維距離像模板導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，距離像長(zhǎng)度計(jì)算子模塊是對(duì)艦船目標(biāo)一維距離像長(zhǎng)度特征進(jìn)行預(yù)處理計(jì)算；距離像中心矩特征計(jì)算是對(duì)艦船目標(biāo)一維距離像中心矩特征進(jìn)行提取，依據(jù)距離像典型特征比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的查詢識(shí)別。

目標(biāo)數(shù)據(jù)查詢模塊由目標(biāo)大中小型查詢和目標(biāo)類型查詢兩個(gè)子模塊組成。其中目標(biāo)大中小型查詢子模塊是利用距離像目標(biāo)長(zhǎng)度與實(shí)際艦船目標(biāo)船長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)的大、中、小型分類來進(jìn)行判別。而目標(biāo)類型判別是在目標(biāo)大中小型判別基礎(chǔ)上，利用提取的目標(biāo)中心矩特征來查詢識(shí)別目標(biāo)類型，得出對(duì)目標(biāo)的識(shí)別概率。

水聲模擬測(cè)量一維像數(shù)據(jù)庫(kù)是根據(jù)聲波和電磁波相似性的理論基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下利用艦船縮比模型測(cè)得得一維距離像數(shù)據(jù)，目的是對(duì)實(shí)際測(cè)量得到的艦船一維像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比輔助查詢。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)檢驗(yàn)

下面對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能進(jìn)行驗(yàn)證和檢驗(yàn)。

通過某港口裝備，對(duì)某商船（命名為“祥龍?zhí)枴保┻M(jìn)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(gè)數(shù)據(jù)，利用長(zhǎng)度及中心矩特征等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集成像，取平均距離像入庫(kù)，即錄入模板一維距離像數(shù)據(jù)庫(kù)，作為查詢識(shí)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(biāo)類型。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集成像，得到該目標(biāo)姿態(tài)角為59.5度的一維距離像，如圖5所示。

使用查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)數(shù)據(jù)查詢功能，對(duì)目標(biāo)距離像數(shù)據(jù)和模板距離像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)識(shí)別，查詢結(jié)果如下：為“祥龍“號(hào)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(bào)查證，該目標(biāo)確為“祥龍?zhí)枴鄙檀?。由此?yàn)證了本查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確性，查詢方法是可行的。

4 結(jié)束語(yǔ)

艦船目標(biāo)一維距離像查詢識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)搜集了我國(guó)大量海上目標(biāo)一維距離像數(shù)據(jù)，提供的規(guī)律可以為海上目標(biāo)的識(shí)別提供基本依據(jù)，經(jīng)過擴(kuò)展，該數(shù)據(jù)庫(kù)也可以搜集其他外國(guó)軍民用船只的一維距離像數(shù)據(jù)并提供查詢結(jié)論，有著十分廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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

[2]廖學(xué)軍.基于高分辨距離像的雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別[D].西安：西安電子科技大學(xué)，1998，8：1-3.

[3]姜衛(wèi)東.光學(xué)區(qū)雷達(dá)目標(biāo)結(jié)構(gòu)成像的理論及其在雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2000：25-27.

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

[5]黃培康，殷紅成，許小劍.雷達(dá)目標(biāo)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(dá)HRRP自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別[J].電子學(xué)報(bào)，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(biāo)識(shí)別[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009（?？?95-198.

[10]陳允輝，李環(huán)，馬巖，等.雷達(dá)目標(biāo)一維距離像的偶數(shù)階中心矩特征的識(shí)別[J].沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（5）：38-42.

作者簡(jiǎn)介：孫長(zhǎng)城（1987-），男，安徽六安人，海軍工程大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)槟繕?biāo)成像與識(shí)別。

盧建斌（1980-），男，河南信陽(yáng)人，海軍工程大學(xué)講師，研究方向?yàn)槔走_(dá)目標(biāo)特性。

安許（1987-），男，河北定州人，中國(guó)人民解放軍92292部隊(duì)，在職研究生，研究方向?yàn)樾盘?hào)系統(tǒng)與處理。

*通迅作者：孫長(zhǎng)城。