摘要
天波超视距雷达的效能受制于工作环境.当电离层状态不理想或雷达工作参数不适合,雷达信号无法照射预定区域.因此,地海杂波是否正常能够直接反映天波雷达的工作状态.针对天波雷达杂波信号样本匮乏和不均衡问题,本文提出基于生成对抗网络的杂波距离-多普勒图像数据增强方法,采用轻量化ResNet18实时识别雷达图像,进而设计地海杂波检测器,实现对地海杂波状态的自动识别.该检测器从距离-多普勒图中自动提取高幅度区域,通过增扩图集所训练的分类网络进行图像类别判断,并将结果反馈给雷达操作人员.仿真结果表明,本文的地海杂波数据增强将识别器的准确率提高了25.26%,地海杂波检测器能够准确判断实测数据和文献图像的杂波状态.因此,该检测器可作为天波雷达的扩展模块,自动检测和警报杂波异常状态,有利于提高天波雷达自动化程度.
Sky-wave over-the-horizon radar(OTHR)effectiveness is limited by the operation environment.When the ionospheric state is bad or the operating parameters are unsuitable,the radar signal will not illuminate the scheduled area.Hence,the fact that the land-sea clutter(LSC)is normal or abnormal directly reflects the working status of OTHR.To ad-dress the scarcity and imbalance of OTHR clutter signals,a data enhancement method based on generative adversarial net-work is proposed for clutter range-Doppler image enhancement.A lightweight ResNet18 model is used for real-time identi-fication of the radar images.Further,an LSC anomaly detector(LSCAD)is designed to achieve automatic identification of the radar LSC situation.The LSCAD extracts the high-amplitude region from the radar range-Doppler map,classifies it by the classification network based on the augmented dataset,and feds back to the radar operator.Simulation results show that the LSC data enhancement increases the LSC classifier accuracy by 25.26%.The LSCAD can make a correct judgement on the LSC status of the real data and literature images.Therefore,the LSCAD can be used as an extended module of the OTHR and provides automatic detection and warning about the LSC anomaly,which helps OTHR improving the degree of automation.
作者
罗忠涛
龚彦如
黎霁萱
卢琨
LUO Zhong-tao;GONG Yan-ru;LI Ji-xuan;LU Kun(School of Communication and Information Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China;Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing,Jiangsu 210013,China)
出处
《电子学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期4037-4047,共11页
Acta Electronica Sinica
基金
国家自然科学基金(No.62231006)
重庆市教委科学技术研究项目(No.KJQN202300633)。
关键词
天波雷达
地海杂波
生成对抗网络
数据增强
杂波检测
sky-wave over-the-horizon radar
land-sea clutter
generative adversarial network
data enhancement
clutter detection
作者简介
罗忠涛,男,1984年生.现为重庆邮电大学信息与通信工程学院副教授.主要研究方向为统计信号处理、数字图像处理与机器学习.E-mail:luozt@cqupt.edu.cn;通讯作者:龚彦如,女,1999年生.现为重庆邮电大学信息与通信工程学院在读硕士研究生.主要研究方向为雷达信号与图像处理.E-mail:2602086151@qq.com;黎霁萱,女,2001年生.现为重庆邮电大学信息与通信工程学院在读硕士研究生.主要研究方向为信号处理与机器学习在雷达系统中的应用.E-mail:lijixuan0725@163.com;卢琨,男,1977年生.博士,研究员级高级工程师.主要研究方向为超视距雷达系统设计和信息处理.E-mail:mimimomoba@gmail.com。
