目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)(共9頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《圖像檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)》論文 論文題目： 圖像檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng) 專業(yè)：探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù) 學(xué)號(hào)： 姓名： 劉孝孝 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng) 【摘要】 本文討論目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，總結(jié)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展方向，提出目標(biāo)識(shí)別技術(shù)工程化實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)本文介紹了國(guó)外目標(biāo)識(shí)別的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，提出了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)應(yīng)采用綜合識(shí)別系統(tǒng)解決目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題的建議。 關(guān)鍵詞 目標(biāo)檢測(cè)；目標(biāo)跟蹤；目標(biāo)識(shí)別

2、；雷達(dá)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；精確制導(dǎo) 1． 引言 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的作戰(zhàn)思想、作戰(zhàn)方式已發(fā)生根本性的變化。從第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)到科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)，特別是剛剛結(jié)束的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，空中精確打擊和空地一體化作戰(zhàn)已經(jīng)成為最重要的作戰(zhàn)形式。集指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視偵察于一體的C ISR 已成為取得戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)，贏得最后勝利的關(guān)鍵因素。目標(biāo)識(shí)別技術(shù)是雷達(dá)智能化、信息化的重要技術(shù)支撐手段。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)在預(yù)警探測(cè)、精確制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)指揮和偵察、敵我識(shí)別等軍事領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，已受到了世界各國(guó)的關(guān)注。 現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中取得戰(zhàn)場(chǎng)制信息權(quán)的關(guān)鍵之一是目標(biāo)屬性識(shí)

3、別。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)環(huán)境十分復(fù)雜，作戰(zhàn)雙方都在采用相應(yīng)的偽裝、隱蔽、欺騙和干擾等手段和技術(shù)，進(jìn)行識(shí)別和反識(shí)別斗爭(zhēng)。因此僅僅依靠一種或少數(shù)幾種識(shí)別手段很難準(zhǔn)確地進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，必須利用多個(gè)和多類傳感器所收集到的多種目標(biāo)屬性信息，綜合出準(zhǔn)確的目標(biāo)屬性，進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，跟蹤后進(jìn)行識(shí)別。 2． 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用 2．1 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在預(yù)警探測(cè)上的應(yīng)用 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)對(duì)于彈道導(dǎo)彈的預(yù)警工作有重要的作用。彈道導(dǎo)彈一般攜帶多個(gè)彈頭，其中可能包含核彈頭或大規(guī)模殺傷的彈頭以及常規(guī)彈頭，預(yù)警雷達(dá)必須具備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類和識(shí)別真假?gòu)楊^的能力，將核彈頭或大規(guī)模殺傷的彈頭分

4、離出來(lái)，為彈道導(dǎo)彈防御(BMD)系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)攻擊和火力分配提供依據(jù)。早期的BMD系統(tǒng)假設(shè)只有一個(gè)核彈頭，多彈頭分導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)，使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為雷達(dá)的多目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題，加上電子對(duì)抗技術(shù)的廣泛使用，給目標(biāo)識(shí)別技術(shù)帶來(lái)很大困難。另外，預(yù)警雷達(dá)還要對(duì)空中目標(biāo)或低空目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，對(duì)來(lái)襲目標(biāo)群進(jìn)行分類識(shí)別。利用星載雷達(dá)以及遠(yuǎn)程光學(xué)望遠(yuǎn)鏡等觀測(cè)設(shè)備，可以對(duì)外空目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，對(duì)外空來(lái)襲目標(biāo)進(jìn)行分類和識(shí)別，達(dá)到早期預(yù)警的工作。 2．2 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在精確制導(dǎo)上的應(yīng)用 精確制導(dǎo)方式很多，包括主動(dòng)式、半主動(dòng)式和被動(dòng)式尋的制導(dǎo)方式，通過(guò)設(shè)在精確制導(dǎo)武器外部的制導(dǎo)站的遙控制導(dǎo)方式，利用地形(高度)匹配和景像(

5、灰度)匹配制導(dǎo)方式，只依靠彈上慣性部件提供制導(dǎo)數(shù)據(jù)，而不依賴外部信息的慣性制導(dǎo)方式，利用衛(wèi)星定位(GPS)系統(tǒng)的GPS制導(dǎo)方式。任何一種制導(dǎo)方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，一般來(lái)講，遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器都采用兩種以上的制導(dǎo)方式構(gòu)成復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)，這樣不僅能提高制導(dǎo)精度而且也能增強(qiáng)抗干擾能力。在導(dǎo)彈飛行中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，然后進(jìn)行攻擊的技術(shù)已經(jīng)成為這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，目標(biāo)成像識(shí)別技術(shù)將是當(dāng)前的發(fā)展方向。大量的研究試驗(yàn)表明，采用高分辨率雷達(dá)獲得目標(biāo)的一維或二維圖像，可使目標(biāo)識(shí)別變得簡(jiǎn)易而清晰。如美軍研制的反導(dǎo)系統(tǒng)陸基相控陣?yán)走_(dá)，采用寬帶逆合成孔徑(ISAR)技術(shù)，即利用“距離一多普勒”的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)目標(biāo)的雷達(dá)成

6、像，然后對(duì)成像后的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別 。 2．3 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在戰(zhàn)場(chǎng)偵察中的應(yīng)用 目前，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等都研制了不同功能的戰(zhàn)場(chǎng)偵察傳感器系統(tǒng)，許多型號(hào)已經(jīng)大量裝備部隊(duì)并應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)中。地面戰(zhàn)場(chǎng)傳感系統(tǒng)的主要功能是完成目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)定位、跟蹤等。對(duì)目標(biāo)的定位、跟蹤技術(shù)，在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，一直是研究的難點(diǎn)之一 j。利用二維圖像目標(biāo)識(shí)別中的圖像分割和目標(biāo)分類技術(shù)，確定興趣區(qū)不但可有效提高系統(tǒng)的處理速度，而且還可能提高識(shí)別準(zhǔn)確度。首先根據(jù)目標(biāo)的模型知識(shí)確定目標(biāo)的顯著特征，對(duì)于地面建筑物，如橋梁、機(jī)場(chǎng)和電廠等，通過(guò)對(duì)目標(biāo)模型及已有的圖像分析可知，對(duì)于人的視覺(jué)來(lái)講，直線邊緣是地面建筑物

7、區(qū)別于其它自然地物的一種較顯著特征，因此，在機(jī)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別中，一般選取邊緣線段作為興趣區(qū)檢測(cè)所用的特征，興趣區(qū)的確定可根據(jù)邊緣特征的顯著性來(lái)確定。確定不同目標(biāo)的特征后，通過(guò)邊緣提取算子提取圖像中的邊緣，并根據(jù)目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)、傳感器的視場(chǎng)大小、傳感器距目標(biāo)的距離等方面的知識(shí)，對(duì)邊緣圖像進(jìn)行選擇和分類 。 2．4 目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)在敵我識(shí)別上的應(yīng)用 現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，正確識(shí)別敵我已成為取得戰(zhàn)爭(zhēng)勝利所要考慮的首要問(wèn)題之一，世界各國(guó)都在加緊研制新型敵我識(shí)別武器系統(tǒng)。目前采用的識(shí)別技術(shù)主要有協(xié)作識(shí)別技術(shù)、非協(xié)作目標(biāo)識(shí)別技術(shù)以及兩者相結(jié)合而成的綜合敵我識(shí)別技術(shù) 。雷達(dá)敵我識(shí)別器(IFF)是協(xié)作識(shí)

8、別技術(shù)的典型代表，它需要雷達(dá)上的詢問(wèn)機(jī)和目標(biāo)上的應(yīng)答器配合工作才能完成我方目標(biāo)識(shí)別。由于要求所有參戰(zhàn)單元都配置相應(yīng)的敵我識(shí)別器，因此系統(tǒng)龐大，且容易被敵人欺騙和利用。非協(xié)作目標(biāo)識(shí)別技術(shù)并不要求來(lái)自對(duì)方的回答，而是對(duì)監(jiān)視目標(biāo)的專有特性進(jìn)行分析，通過(guò)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，做出正確的判別。由于不需要協(xié)同工作，可單獨(dú)配套，故獨(dú)立性強(qiáng)，不僅可識(shí)別友方，也可識(shí)別敵方或中立方，這是它突出的優(yōu)點(diǎn)。綜合敵我識(shí)別技術(shù)是把協(xié)作式目標(biāo)識(shí)別和非協(xié)作式目標(biāo)識(shí)別綜合起來(lái)通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)屬性的最終判決。實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)是目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)融合技術(shù)。不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)答系統(tǒng)，而是一個(gè)多傳感器、多層面的綜合識(shí)別系統(tǒng)，圖1給出了這個(gè)系

9、統(tǒng)核心處理過(guò)程。通過(guò)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)及訓(xùn)練的綜合性手段，具體地說(shuō)便是利用敵我識(shí)別器、熱源、視覺(jué)及紅外的數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)融合、專家系統(tǒng)、模糊理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，并配合嚴(yán)密的空間管理及通信聯(lián)絡(luò)。 3. 國(guó)外目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中多次發(fā)生的誤傷己方作戰(zhàn)力量的悲劇，使人們認(rèn)識(shí)到在作戰(zhàn)中目標(biāo)識(shí)別特別是敵我目標(biāo)識(shí)別的重要性，目前，各國(guó)所研究和采用的解決目標(biāo)識(shí)別的方法主要有以下幾種： 3．1 雷達(dá)識(shí)別 3．1．1 雷達(dá)敵我識(shí)別(IFF)系統(tǒng) 國(guó)外大量采用雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)作為敵我目標(biāo)識(shí)別的主要手段之一，目前已經(jīng)發(fā)展到第三代。美國(guó)等主要西方國(guó)家針對(duì)其正在使用的敵我識(shí)別系統(tǒng)(Ma

10、rk一12)存在的工作頻率是固定點(diǎn)頻、抗干擾能力差、工作頻率偏低、詢問(wèn)波束所占空間大、較難識(shí)別密集目標(biāo)等問(wèn)題，先后進(jìn)行下一代敵我識(shí)別系統(tǒng)(即北約新的敵我識(shí)別系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“尼斯(NIS)”)的研究。西歐各國(guó)想提高詢問(wèn)機(jī)頻率以減小詢問(wèn)波束寬度以及相互之間的干擾，并提高識(shí)別精度。但美國(guó)為了使NS能兼容現(xiàn)有的FF系統(tǒng)，堅(jiān)持繼續(xù)采用L波段去開(kāi)發(fā)下一代FF系統(tǒng)即Mark-15。最后，各國(guó)達(dá)成協(xié)議，在美國(guó)Mark一15的頻段基礎(chǔ)上增加3cm和10cm頻段的雷達(dá)詢問(wèn)模式。 3．1．2 雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù) 現(xiàn)有雷達(dá)主要是提取目標(biāo)位置以及運(yùn)動(dòng)方面的信息，而目標(biāo)的物理性質(zhì)，諸如形狀、尺寸、材料和組成等特征信息，只有

11、依靠成象識(shí)別和分類識(shí)別或特征識(shí)別才能獲得。目標(biāo)識(shí)別過(guò)程基本上包括目標(biāo)特征提取、模式分析和模式分類等。目標(biāo)識(shí)別的方法大致可分為下列幾種： a．根據(jù)回波信號(hào)的多普勒頻譜分析進(jìn)行識(shí)別。這種方法只適用于目標(biāo)上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)目標(biāo)識(shí)別方法研究的情況，已用于對(duì)直升飛機(jī)類的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別； b．利用毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及光電系統(tǒng)成像的方法進(jìn)行識(shí)別。由于大氣衰減， 目前只適于近距離目標(biāo)識(shí)別； c．利用寬帶／超寬帶雷達(dá)、準(zhǔn)連續(xù)波雷達(dá)的高分辨力對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別； d．根據(jù)目標(biāo)極化特性進(jìn)行識(shí)別； e．根據(jù)目標(biāo)頻率響應(yīng)進(jìn)行識(shí)別； f．根據(jù)對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行空間相干處理進(jìn)行識(shí)別，即利用逆合成孔徑成象原理實(shí)現(xiàn)

12、目標(biāo)識(shí)別： g．根據(jù)諧波特性進(jìn)行識(shí)別，這種方法需要在雷達(dá)接收機(jī)中增加若干個(gè)諧波接收通道，且要求天線必須有足夠?qū)挼念l帶。 上述各種識(shí)別方法各有其特點(diǎn)。若綜合應(yīng)用兩種或多種方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類識(shí)別，將會(huì)使目標(biāo)的識(shí)別更為準(zhǔn)確。因此，隨著雷達(dá)技術(shù)、自適應(yīng)多維處理技術(shù)和雷達(dá)網(wǎng)的發(fā)展，這種綜合的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)將是今后的發(fā)展方向。 3．2 無(wú)源雷達(dá)識(shí)別 無(wú)源雷達(dá)系統(tǒng)是通過(guò)接收目標(biāo)的電磁輻射信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)定位、跟蹤及識(shí)別，可彌補(bǔ)當(dāng)前常規(guī)雷達(dá)不能準(zhǔn)確進(jìn)行機(jī)型、架數(shù)識(shí)別的不足。這種系統(tǒng)具有較強(qiáng)的“四抗”能力，國(guó)際上已有實(shí)用裝備。 3．3 光電識(shí)別手段 目前，國(guó)外正大力發(fā)展激光、紅外、電視攝像等光電技

13、術(shù)與裝備，主要是對(duì)目標(biāo)成象進(jìn)行識(shí)別。如美國(guó)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中投入使用了一種近紅外裝置(“達(dá)帕”燈)．安裝在地面作戰(zhàn)運(yùn)載工具上，從而較好地解決了在掌握制空權(quán)的情況下．空中對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行敵我屬性識(shí)別的問(wèn)題。 3．4 通信、導(dǎo)航和識(shí)別(CNI)系統(tǒng) 通信、導(dǎo)航和識(shí)別系統(tǒng)可使已方大系統(tǒng)內(nèi)的各作戰(zhàn)單位準(zhǔn)確、適時(shí)地得到自己的位置等信息，還能迅速讓其它系統(tǒng)成員了解這些信息，掌握己方作戰(zhàn)力量的分布情況，從而可以準(zhǔn)確判明我方，區(qū)分?jǐn)澄?。比較典型的通信、導(dǎo)航和識(shí)別綜合系統(tǒng)是美軍用于三軍聯(lián)合作戰(zhàn)的c I系統(tǒng)中的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分布系統(tǒng)(JTIDS)。這種系統(tǒng)采用時(shí)分多址和碼分多網(wǎng)工作方式，廣播高度格式化的信息，能在眾多的

14、系統(tǒng)用戶之間進(jìn)行大容量的數(shù)據(jù)發(fā)布，同時(shí)，使只有系統(tǒng)成員之間才能互相通信和導(dǎo)航定位．這就把系統(tǒng)成員和非成員區(qū)分開(kāi)來(lái)．使系統(tǒng)具有識(shí)別功能，且把眾多的CNI作戰(zhàn)單位聯(lián)成一體，該系統(tǒng)特別適合于多種聯(lián)合作戰(zhàn)．受到世界各國(guó)軍方的高度重視。除了JTIDS之外．屬于通信、導(dǎo)航和識(shí)別系統(tǒng)的．還有用于師一級(jí)或海軍陸戰(zhàn)隊(duì)旅一級(jí)陸空聯(lián)合作戰(zhàn)CNI用的位置報(bào)告系統(tǒng)(PLRS)， 及法國(guó)的SINTAC系統(tǒng)。 3．5 偵察識(shí)別手段 國(guó)外也很重視偵察識(shí)別裝備的發(fā)展，包括無(wú)線電技術(shù)偵察、光電偵察、聲學(xué)偵察等設(shè)各。其中，無(wú)線電技術(shù)偵察包括通信信號(hào)偵察和非通信信號(hào)偵察。先進(jìn)的無(wú)線電電子裝備在現(xiàn)代化軍隊(duì)中的大量使用，為實(shí)現(xiàn)無(wú)線電

15、技術(shù)偵察創(chuàng)造了有利條件，因此許多國(guó)家的要隊(duì)都非常重視運(yùn)用無(wú)線電技術(shù)偵察手段獲取情報(bào)。如美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)均在師以上部隊(duì)編配了專門的無(wú)線電技術(shù)偵察部隊(duì)、分隊(duì)。 3．6 綜合識(shí)別系統(tǒng) 綜合識(shí)別系統(tǒng)是指除了通過(guò)敵我識(shí)別器進(jìn)行敵我識(shí)別之外，還把利用其它方法得到的目標(biāo)識(shí)別信息同直接回答得來(lái)的識(shí)別信息綜合起來(lái)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可充分利用多方面的識(shí)剝信息，有利于系統(tǒng)容錯(cuò)，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性。 4． 目標(biāo)識(shí)別技術(shù)研究方向 目前對(duì)目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域的研究，主要有下面幾個(gè)方向： 4．1 基于低分辨率雷達(dá)信號(hào) 對(duì)于低分辨率雷達(dá)信號(hào)的目標(biāo)識(shí)別，主要依靠極化信息、回波波形、多普勒等信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行粗略

16、的識(shí)別，如進(jìn)行快速、慢速、大目標(biāo)、小目標(biāo)、空中目標(biāo)、水上和地面目標(biāo)的簡(jiǎn)單分類，但不能夠進(jìn)行具體型號(hào)目標(biāo)的識(shí)別 。VHF雷達(dá)利用諧振頻率，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的目標(biāo)參數(shù)，理論上可以進(jìn)一步進(jìn)行分類識(shí)別，但是構(gòu)造目標(biāo)諧振參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難?？傤}來(lái)講，基于低分辨率雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，由于只是對(duì)目標(biāo)的簡(jiǎn)單分類，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，目前這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已被工程化，并在具體型號(hào)的雷達(dá)上得到了實(shí)現(xiàn)。 4．2 基于高分辨率雷達(dá)信號(hào) 近年來(lái)，基于高分辨率雷達(dá)的目標(biāo)成像識(shí)別方法有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并有綜合采用多種識(shí)別方法之趨勢(shì)。如美軍“前沿地域防空系統(tǒng)”(FAADS)中的雷達(dá)，可增強(qiáng)顯示目標(biāo)類別、距離、方位角及

17、俯仰角等數(shù)字信息，具有綜合的敵我識(shí)別能力，借助定位報(bào)告系統(tǒng)(PI RS)，實(shí)施空中交通管制(ATC)，并向各作戰(zhàn)分隊(duì)顯示出有關(guān)區(qū)域的空情圖，使武器系統(tǒng)能在最大射程內(nèi)攔截目標(biāo)，亦可避免誤傷己方的飛機(jī)。又如德國(guó)的西門子一普萊賽公司研制的“指揮者”(Commander)系列遠(yuǎn)程三坐標(biāo)雷達(dá)，目標(biāo)探測(cè)距離分辨率為0．5m，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，將接收到的戰(zhàn)機(jī)目標(biāo)專有信號(hào)特征或圖形，與信息庫(kù)中已知的己方飛機(jī)數(shù)據(jù)或圖形相比較，即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別。基于高分辨率雷達(dá)體制的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)根據(jù)利用的信號(hào)形式不同大致可分為三大類，一類是一般高分辨率雷達(dá)，利用目標(biāo)高分辨一維距離像數(shù)據(jù)源上目標(biāo)、檢測(cè)目標(biāo)分類上 (HRRP)來(lái)進(jìn)行目標(biāo)

18、識(shí)別。但是，識(shí)別精度和實(shí)時(shí)性問(wèn)題是這種技術(shù)工程化的制約因素，雖然已經(jīng)提出了許多識(shí)別率很高的方法，但是從實(shí)時(shí)性上考慮，離工程化實(shí)現(xiàn)還有一定距離。目前，各國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域正處在從理論研究到工程實(shí)現(xiàn)的過(guò)渡階段。在國(guó)內(nèi)，國(guó)防科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等最早開(kāi)展高分辨雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別的工作，并在這個(gè)領(lǐng)域的研究中取得了很大進(jìn)展，隨后各院校、研究所，相繼開(kāi)展了這項(xiàng)工作的研究。近年來(lái)，隨著相關(guān)項(xiàng)目雷達(dá)體制的多樣化，我所也開(kāi)展了戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境多目標(biāo)識(shí)別的研究工作 。關(guān)于對(duì)目標(biāo)的雷達(dá)像，包括SAR及ISAR二維像的目標(biāo)識(shí)別工作，相對(duì)于一維HRRP的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，從實(shí)現(xiàn)上要困難得多，實(shí)際上并不是識(shí)別算法本

19、身的問(wèn)題，而是在數(shù)據(jù)的錄取和成像的質(zhì)量方面相關(guān)的硬件和軟件在工程上實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。我們知道，要獲得目標(biāo)SAR及ISAR像，雷達(dá)平臺(tái)和目標(biāo)間要有一定的轉(zhuǎn)角以獲得相應(yīng)的綜合孔徑，這一要求在某些應(yīng)用中不可能或較難得到滿足，如懸停直升機(jī)對(duì)地面靜止目標(biāo)觀測(cè)，或目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)平臺(tái)徑向飛行場(chǎng)合。此外，成像雷達(dá)系統(tǒng)復(fù)雜，不易大量裝備。所以，對(duì)二維雷達(dá)像的識(shí)別的研究起步較晚，現(xiàn)在還處在理論研究階段，但是隨著科技飛速發(fā)展，DSP芯片的處理速度迅速提高，SAR成像實(shí)時(shí)處理器已經(jīng)研制出來(lái)，已使對(duì)雷達(dá)二維像的目標(biāo)識(shí)別成為可能。對(duì)于目標(biāo)的三維像的識(shí)別，盡管包含的信息比一維像和二維像要多，但是實(shí)際中得到好的三維像非常困難

20、，目前具體從事目標(biāo)三維像識(shí)別研究的很少，不過(guò)這也是今后的一個(gè)研究的方向。 5． 目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法 根據(jù)不同類型的雷達(dá)，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)有所不同，但是都離不開(kāi)一個(gè)統(tǒng)一的框架，如圖z所示?？偟膩?lái)講，雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別主要過(guò)程分為預(yù)處理過(guò)程，特征提取和目標(biāo)識(shí)別過(guò)程。其中左、右兩路是輔助識(shí)別過(guò)程，左路建立模板庫(kù)，而右路主要通過(guò)識(shí)別器訓(xùn)練，確定智能規(guī)則庫(kù)或識(shí)別器參數(shù)庫(kù)，中間一路是識(shí)別過(guò)程，借助于左、右兩路提供的信息，對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。對(duì)于低分辨雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別，一般僅利用左路信息，而對(duì)高分辨雷達(dá)，左、右兩路信息都可能采用。 5．1 低分辨雷達(dá)的目標(biāo)識(shí)別的實(shí)現(xiàn) 低分辨雷達(dá)的目標(biāo)識(shí)別過(guò)程比較簡(jiǎn)單，由于

21、分辨率較低，目標(biāo)可能在一個(gè)分辨單元或在不多的幾個(gè)分辨單元中被檢測(cè)到。對(duì)于只出現(xiàn)在一個(gè)分辨單元的情況，往往不作預(yù)處理，而對(duì)出現(xiàn)在幾個(gè)分辨單元的情況，預(yù)處理過(guò)程常常采用點(diǎn)跡凝聚的方法。特征提取過(guò)程主要是將目標(biāo)的極化、回波波形、多普勒等信息作為特征，建立模板庫(kù)，通過(guò)計(jì)算相關(guān)系數(shù)等方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類。 5．2 高分辨雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別的實(shí)現(xiàn) 高分辨雷達(dá)得到的距離像，包含著目標(biāo)散射點(diǎn)沿徑向分布的強(qiáng)弱特征，而不同目標(biāo)對(duì)應(yīng)的這些特征是不同的。數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程主要是把目標(biāo)從雜波中提取出來(lái)，通過(guò)找到目標(biāo)的平均散射中心作為參考點(diǎn)，使用一定寬度的距離門套住目標(biāo)信號(hào)。特征提取過(guò)程主要是個(gè)降維的過(guò)程，通過(guò)對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行變換

22、，處理，將識(shí)別過(guò)程所需要的重要信息提取出來(lái)，而將冗余信息除去，使識(shí)別過(guò)程獲得的信息更可靠，同時(shí)也降低了識(shí)別器的運(yùn)算量。9O年代以來(lái)，隨著小波理論的發(fā)展，小波變換被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)信息的特征提取上。目標(biāo)識(shí)別器的種類很多，包括用于傳統(tǒng)模式識(shí)別的基于統(tǒng)計(jì)技術(shù)的自適應(yīng)算法和基于參數(shù)模型的方法。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的智能規(guī)則庫(kù)技術(shù)，旨在將自適應(yīng)學(xué)習(xí)與先驗(yàn)知識(shí)結(jié)合并且從算法上得以實(shí)現(xiàn)，目前，具有代表性的目標(biāo)識(shí)別器包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器、支持向量機(jī)(SVM)分類器、最大似然分類器、隱馬爾可夫模型(HMM)分類器等等，部分識(shí)別器在小樣本情況下，識(shí)別率可以達(dá)到9O.9﹪以上，它們的實(shí)時(shí)性問(wèn)題成為制約工程化實(shí)現(xiàn)的重要因

23、素 。 5．3 二維SAR 圖像目標(biāo)識(shí)別的實(shí)現(xiàn) 在二維SAR圖像目標(biāo)識(shí)別中，目標(biāo)存在于復(fù)雜的圖像背景之中，要從復(fù)雜背景中將需要的目標(biāo)信息提取出來(lái)。在預(yù)處理過(guò)程中除了要對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行邊緣檢測(cè)和圖像分割以外，為了對(duì)圖像中的目標(biāo)更有效地檢測(cè)和分割，往往還進(jìn)行圖像的增強(qiáng)、濾波等處理。圖像增強(qiáng)是為了突出目標(biāo)的特征，以區(qū)別于圖像背景，這是圖像處理中常用的技術(shù)。傳統(tǒng)圖像濾波方法用于抑制SAR圖像中的相干斑 。SAR 圖像的特征較HRRP特征信息量更大，除了目標(biāo)的形狀信息，還包括紋理信息以及背景圖像的對(duì)比信息、，通過(guò)特征提取過(guò)程將識(shí)別過(guò)程所需要的重要信息提取出來(lái)，為下一步準(zhǔn)確識(shí)別做好準(zhǔn)備。識(shí)別過(guò)程和方法基

24、本采用HRRP識(shí)別技術(shù)。 6． 結(jié)束語(yǔ) 在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)將融入戰(zhàn)爭(zhēng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在戰(zhàn)場(chǎng)指揮、防空反導(dǎo)、精確制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、預(yù)警探測(cè)、敵我識(shí)別等反面，都將發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。然而，目標(biāo)識(shí)別的精度和實(shí)時(shí)性問(wèn)題制約著目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的工程化實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步深入研究易于工程化實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)識(shí)別的理論和方法，對(duì)軍隊(duì)信息化建設(shè)，對(duì)打贏高科技條件下的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)，有著深遠(yuǎn)的影響。 主要參考文獻(xiàn)： [1] 張光義，王德純．彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中的預(yù)警探測(cè)雷達(dá)[J]．系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，1999． [2] 郭修煌．精確制導(dǎo)技術(shù)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999． [3] 馬春庭等．基于小波分析技術(shù)的戰(zhàn)場(chǎng)地面目標(biāo)定位處理技術(shù)研究[J]．探測(cè)與控制學(xué)報(bào)，2003． [4] 吳偉仁等．基于興趣區(qū)檢測(cè)的遠(yuǎn)距離機(jī)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別研究[J]．計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2004． [5] 田康生等．指揮所目標(biāo)識(shí)別專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]．火力與指揮控制，2003． [6] 蔣慶全．?dāng)?shù)據(jù)融合與敵我識(shí)別綜述[J]．現(xiàn)代防御系統(tǒng)，2002． [7] 保錚，邢孟道，強(qiáng)勇．天波超視距雷達(dá)信號(hào)處理ER]．西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告，2000． [8] 黃德雙．高分辨雷達(dá)智能信號(hào)處理技術(shù)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2001． ． 專心---專注---專業(yè)