基于时频分析和深度学习的复杂调制雷达信号脉内调制方式识别

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61801143
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0112.雷达原理与技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Radar signals intra-pulse modulation recognition is widely used in electronic reconnaissance equipment such as electronic support measures, electronic intelligence, radar warning receiver and so on. Under the highly intensive radar signals environment of modern battlefield, the existing radar signal recognition methods cannot accomplish identification of complex modulation signals at low SNR, including diversified modulation signals, compound modulation signals, and overlapping signals in time and frequency domain.This project integrates some theories and methods such as time-frequency analysis, image processing and deep learning. According to the characteristics of radar signal ambiguity pattern, a reasonable time-frequency analysis kernel function is designed to suppress noise and cross terms in time and frequency image. Image segmentation methods and mathematical morphology based signal separation method are proposed to solve the problem of multi-signal separation, and the problem of overlapping multi-signal recognition is transformed into the problem of single-signal recognition. The method of radar signal intra-pulse modulation recognition based on time-frequency image and deep learning is proposed. This method avoids the complex processes of feature extraction and selection in traditional recognition methods, meanwhile this method extracts optimal features of radar signals adaptively to adapt to more kinds of complex modulated radar signals and enhance the generalization ability of recognition methods. The research results of this project have important significance and practical value for upgrading the capabilities of China's electronic warfare technology and obtain the information dominance of the future information warfare.
雷达信号脉内调制类型识别在电子支援、电子情报和雷达威胁告警系统等电子侦察设备中具有广泛的应用。在现代战场高度密集的雷达信号环境下,现有雷达信号识别方法无法完成低信噪比下复杂调制信号包括多样化调制类型、复合调制、时频域交叠信号的识别。本项目融合时频分析、图像处理和深度学习等理论和方法,针对雷达信号模糊域特点,设计合理的时频分析核函数,抑制信号时频图中的噪声和交叉项;提出采用时频图像分割和基于数学形态学的信号分离方法解决多信号分离问题,将交叠多信号识别转化为单信号识别问题;提出基于雷达信号时频图和深度学习的脉内调制类型识别方法,避免传统识别方法中复杂的特征提取和选择过程,完成雷达信号特征自适应最优提取,以适应更多种类的复杂调制雷达信号,提升识别方法的泛化能力。本项目的研究成果对提升我国电子战技术能力和水平,抢占未来信息战的制信息权具有重要的意义和实用价值。

结项摘要

雷达信号脉内调制类型识别在电子支援、电子情报和雷达威胁告警系统等电子侦察设备中具有广泛的应用。在现代战场高度密集的雷达信号环境下,现有雷达信号识别方法无法完成低信噪比下复杂调制信号包括多样化调制类型、复合调制、时频域交叠信号的识别。本项目提出了基于雷达信号时频图和深度学习的脉内调制类型识别方法,避免了传统识别方法中复杂的特征提取和选择过程,完成了雷达信号特征自适应最优提取,以适应更多种类的复杂调制雷达信号,提升识别方法的泛化能力。针对雷达信号特点,提出了基于多核函数的Cohen类时频分布和曝光融合算法的方法,获取多分量雷达信号的时频图像,抑制噪声和交叉项,且最大限度保留雷达信号的时域和频域特征;提出了基于卷积去噪自编码器的雷达信号时频图像去噪方法,可以有效地去除图像噪声,保留输入的时频图像原有信号信息,提高识别算法的抗噪能力,提升低信噪比下的雷达信号脉内调制分类的成功概率;提出了基于Inception模块和卷积去噪自编码器的单分量复杂调制雷达信号识别算法,在信噪比-9dB时,对十二种复杂调制雷达信号识别正确率达到90%以上,并且该算法具有很强的抗噪性能和泛化性能;在多分量雷达信号识别方面,提出了基于强化学习的多分量雷达信号分类识别算法,实现了8类随机交叠的典型雷达信号的脉内调制方式识别,在信噪比为-6dB时,算法的总体成功识别率达到了94.6%,同时该算法对单分量雷达信号的识别问题也具备适应性,在信噪比为-6dB时,算法的总体成功识别率达到了94.9%,解决了深度学习网络对时频域交叠的多分量雷达信号有效识别问题。.在项目执行期间,发表了高水平学术论文6篇,其中SCI收录6篇;申请国家发明专利8项;获得黑龙江省科技进步奖二等奖1项;培养了博士研究生2名,硕士研究生4名。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Radar Signal Intra-Pulse Modulation Recognition Based on Convolutional Neural Network and Deep Q-Learning Network
基于卷积神经网络和深度Q学习网络的雷达信号脉冲内调制识别
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2980363
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qu, Zhiyu;Hou, Chenfan;Wang, Wenyang
  • 通讯作者:
    Wang, Wenyang
Radar Signal Intra-Pulse Modulation Recognition Based on Convolutional Denoising Autoencoder and Deep Convolutional Neural Network
基于卷积去噪自编码器和深度卷积神经网络的雷达信号脉冲内调制识别
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2935247
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qu, Zhiyu;Wang, Wenyang;Hou, Chenfan
  • 通讯作者:
    Hou, Chenfan
Real-time self-calibration PGC-Arctan demodulation algorithm in fiber-optic interferometric sensors
光纤干涉传感器中的实时自校准PGC-Arctan解调算法
  • DOI:
    10.1364/oe.27.023593
  • 发表时间:
    2019-08-05
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Qu, Zhiyu;Guo, Shuai;Yuan, Libo
  • 通讯作者:
    Yuan, Libo
Towards an accurate radar waveform recognition algorithm based on dense CNN
基于密集CNN的精确雷达波形识别算法
  • DOI:
    10.1007/s11042-020-09490-5
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Multimedia Tools and Applications
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Si Weijian;Wan Chenxia;Zhang Chunjie
  • 通讯作者:
    Zhang Chunjie
Intra-Pulse Modulation Recognition of Dual-Component Radar Signals Based on Deep Convolutional Neural Network
基于深度卷积神经网络的双分量雷达信号脉冲内调制识别
  • DOI:
    10.1109/lcomm.2021.3098050
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    IEEE Communications Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Si Weijian;Wan Chenxia;Deng Zhian
  • 通讯作者:
    Deng Zhian

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其他文献

基于奇异值熵和分形维数的雷达信号识别
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    系统工程与电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曲志昱;毛校洁;侯长波
  • 通讯作者:
    侯长波
基于FRFT和相位差分法的LFM-BPSK复合信号识别
  • DOI:
    10.19297/j.cnki.41-1228/tj.2018.03.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    航空兵器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔晓明;张春杰;曲志昱;司伟建
  • 通讯作者:
    司伟建
基于Hermitian矩阵的特征分解算法
  • DOI:
    10.16103/j.cnki.21-1583/n.2016.06.015
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    沈阳大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾富红;司伟建;曲志昱
  • 通讯作者:
    曲志昱

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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