兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2391-2403.doi: 10.12382/bgxb.2022.0248
收稿日期:
2022-04-11
上线日期:
2023-08-30
通讯作者:
基金资助:
LIU Bing, HAO Xinhong*(), ZHOU Wen, YANG Jin
Received:
2022-04-11
Online:
2023-08-30
摘要:
针对调频无线电引信在复杂电磁战场环境对抗调幅扫频式干扰能力不足的问题,提出一种基于频域信息熵、范数熵和倒频谱熵的调频无线电引信目标识别方法。基于目标和调幅扫频干扰作用下的调频无线电引信检波端输出信号,提取频域信息熵、范数熵和倒频谱熵构建特征矩阵,并利用天牛须搜索(BAS)算法对反向传播神经网络(BPNN)初始权重值和阈值进行优化,利用优化后的BPNN对目标和调幅扫频干扰信号进行分类识别。实测数据实验结果表明,特征提取方法构成的特征矩阵在目标与干扰之间具备可分性,BAS算法优化获得最优参数的BPNN时,该分类器的识别准确率可以达到99.96%,显著提升了调频无线电引信对抗调幅扫频干扰的能力。
中图分类号:
刘冰, 郝新红, 周文, 杨瑾. 基于BAS-BPNN的调频无线电引信目标与扫频干扰识别方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2391-2403.
LIU Bing, HAO Xinhong, ZHOU Wen, YANG Jin. Recognition Method of Target and Sweep Jamming Signal for FM Radio Fuze Based on BAS-BPNN[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(8): 2391-2403.
部件 | 参数 | 参数设置 |
---|---|---|
载波频率 | f0 | |
引信 | 调制频偏 | ΔF |
调制信号频率 | fm | |
干扰机 | 扫频带宽 | f0±ΔF |
扫频步长 |
表1 实验参数设置
Table 1 Experimental parameters setting
部件 | 参数 | 参数设置 |
---|---|---|
载波频率 | f0 | |
引信 | 调制频偏 | ΔF |
调制信号频率 | fm | |
干扰机 | 扫频带宽 | f0±ΔF |
扫频步长 |
迭代次数 | 识别准确率/% | 迭代次数 | 识别准确率/% |
---|---|---|---|
1 | 58.13±2.2316×10-16 | 16 | 99.71±0.0070 |
2 | 58.13±2.2316×10-16 | 17 | 99.72±0.0063 |
3 | 58.13±2.2316×10-16 | 18 | 99.73±0.0057 |
4 | 58.13±2.2316×10-16 | 19 | 99.84±0.0053 |
5 | 58.19±0.0026 | 20 | 99.86±0.0050 |
6 | 59.38±0.0241 | 21 | 99.92±0.0023 |
7 | 64.70±0.0590 | 22 | 99.91±0.0026 |
8 | 76.04±0.0949 | 23 | 99.93±0.0026 |
9 | 84.18±0.0835 | 24 | 99.94±0.0026 |
10 | 92.72±0.0621 | 25 | 99.95±0.0019 |
11 | 94.74±0.0461 | 26 | 99.96±0.0016 |
12 | 98.09±0.0211 | 27 | 99.93±0.0026 |
13 | 98.83±0.0142 | 28 | 99.94±0.0024 |
14 | 99.43±0.0098 | 29 | 99.96±0.0015 |
15 | 99.50±0.0104 | 30 | 99.96±0.0016 |
表2 识别准确率随迭代次数变化
Table 2 Recognition accuracy varying with the number of iterations
迭代次数 | 识别准确率/% | 迭代次数 | 识别准确率/% |
---|---|---|---|
1 | 58.13±2.2316×10-16 | 16 | 99.71±0.0070 |
2 | 58.13±2.2316×10-16 | 17 | 99.72±0.0063 |
3 | 58.13±2.2316×10-16 | 18 | 99.73±0.0057 |
4 | 58.13±2.2316×10-16 | 19 | 99.84±0.0053 |
5 | 58.19±0.0026 | 20 | 99.86±0.0050 |
6 | 59.38±0.0241 | 21 | 99.92±0.0023 |
7 | 64.70±0.0590 | 22 | 99.91±0.0026 |
8 | 76.04±0.0949 | 23 | 99.93±0.0026 |
9 | 84.18±0.0835 | 24 | 99.94±0.0026 |
10 | 92.72±0.0621 | 25 | 99.95±0.0019 |
11 | 94.74±0.0461 | 26 | 99.96±0.0016 |
12 | 98.09±0.0211 | 27 | 99.93±0.0026 |
13 | 98.83±0.0142 | 28 | 99.94±0.0024 |
14 | 99.43±0.0098 | 29 | 99.96±0.0015 |
15 | 99.50±0.0104 | 30 | 99.96±0.0016 |
训练样本占比 | 1/10 | 1/9 | 1/8 | 1/7 | 1/6 | 1/5 | 1/4 | 1/3 | 1/2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
识别准确率/% | 99.78± 0.0077 | 99.81± 0.0056 | 99.85± 0.0045 | 99.90± 0.0023 | 99.84± 0.0037 | 99.94± 0.0015 | 99.89± 0.0030 | 99.92± 0.0022 | 99.93± 0.0027 |
表3 识别准确率随训练样本数占比变化
Table 3 Recognition accuracy varying with the proportion of training samples
训练样本占比 | 1/10 | 1/9 | 1/8 | 1/7 | 1/6 | 1/5 | 1/4 | 1/3 | 1/2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
识别准确率/% | 99.78± 0.0077 | 99.81± 0.0056 | 99.85± 0.0045 | 99.90± 0.0023 | 99.84± 0.0037 | 99.94± 0.0015 | 99.89± 0.0030 | 99.92± 0.0022 | 99.93± 0.0027 |
训练样本 占比 | 迭代次数 | 识别准确率/% | |
---|---|---|---|
BAS-BPNN算法 | BPNN算法 | ||
15 | 99.50±0.0104 | 97.8619±0.0097 | |
2/3 | 20 | 99.86±0.0050 | 98.3886±0.0042 |
25 | 99.95±0.0019 | 98.5979±0.0013 | |
15 | 99.29±0.0123 | 97.6666±0.0116 | |
1/3 | 20 | 99.78±0.0050 | 98.1846±0.0047 |
25 | 99.94±0.0016 | 98.5865±0.0006 |
表4 不同算法识别准确率对比
Table 4 Recognition accuracy varying with different methods
训练样本 占比 | 迭代次数 | 识别准确率/% | |
---|---|---|---|
BAS-BPNN算法 | BPNN算法 | ||
15 | 99.50±0.0104 | 97.8619±0.0097 | |
2/3 | 20 | 99.86±0.0050 | 98.3886±0.0042 |
25 | 99.95±0.0019 | 98.5979±0.0013 | |
15 | 99.29±0.0123 | 97.6666±0.0116 | |
1/3 | 20 | 99.78±0.0050 | 98.1846±0.0047 |
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