随着我国建设“海洋强国”战略的确立、“一带一路”、“海上丝绸之路”建设的启动、隐身技术的发展和许多目标的小型化,海面小目标已成为雷达执行预警、搜索、警戒的重要对象(图1)。这类感兴趣的目标主要指雷达横截面积小、速度慢、其雷达回波容易淹没在强海杂波中的各类海面目标。为了探测这类目标,通常采用高分辨雷达来降低海杂波的功率水平或者长时间观测来加强目标回波累积。
图1 海面小目标
但是,一个波位上的长驻留时间和扫描效率之间的冲突在传统雷达系统中是不相容的,这也是雷达目标检测方法在实际应用中的长观测时间下被限制的原因。2003年,MIT的林肯实验室提出了泛探雷达(ubiquitous radars),其同时利用多个接收波束覆盖整个观测空域实现了在所有方向下的全时观测。由于泛探雷达去除了长驻留时间和扫描效率之间的冲突,导致其成为了发展有效检测海面小目标方法的必要技术。
由于基于特征的一系列方法对海面小目标检测问题都有着不错的性能,例如西安电子科技大学水鹏朗教授团队提出的两种基于三特征的检测器海杂波,但是这两种检测器都面临着维数限制的问题。随着对海杂波和小目标回波特性的不断深入研究,越来越多的有效特征可以被用于检测。所以在高维空间中设计一个检测器至关重要。已有文献联合了7个有效特征,将目标检测问题转化为7维特征空间中的分类问题。由于目标回波数据远少于海杂波海杂波,则分类问题中的两类训练样本就存在着数目不均衡。
为了解决这个问题,西电水鹏朗教授团队提出典型小目标仿真回波产生器,快速地产生了充足但不遍历的仿真目标回波样本。
该工作拟发表在《雷达学报》2020年第4期“雷达智能探测新技术”专题“海杂波中基于可控虚警K近邻的海面小目标检测”(郭子薰,水鹏朗,白晓惠,许述文,李东宸),现已网络优先出版。
该仿真目标回波产生器旨在平衡两类样本数量,为后续检测器的设计做铺垫,而不是覆盖各种海态下的各类小目标回波。在已有充足的两类样本后,一种基于改进K近邻的检测器被提出,并且实现了可控虚警,最后通过IPIX雷达数据集的20组数据验证了其有效性。图2和图3分别说明和展示了其流程图和性能比较结果。
图2该工作所提出检测器的流程图
图3所提检测器与其余检测器的检测概率
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