兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2310-2318.doi: 10.12382/bgxb.2022.0302
收稿日期:
2022-04-25
上线日期:
2023-08-30
通讯作者:
基金资助:
WU Liyang1, GUO Pengcheng2,*(), LIU Chao3, LI Wenqiang1
Received:
2022-04-25
Online:
2023-08-30
摘要:
针对情报分析中在低信噪比下雷达信号调制样式识别率较低的问题,提出基于注意力机制增强残差网络的雷达调制类型识别算法。利用平滑伪Wigner-Ville分布时频变换的强能量聚集特点将信号调制样式转化为二维时频图像;搭建2层卷积网络和6层残差块的残差网络,并在网络之间穿插加入卷积注意力机制模块,用以增强对特征的关注度,提高特征提取的有效性;将二维时频图像输入到该网络模型中实现调制类型识别。仿真实验结果表明,该算法对6类典型雷达信号调制类型能够有效提取到时频图像的特征,在信噪比0dB以上实现100%的正确率,在信噪比-10dB 下正确率依然能够保持94.2%,具有较强的识别优势。
中图分类号:
吴礼洋, 呙鹏程, 刘超, 李文强. 基于注意力机制增强残差网络的雷达信号调制类型识别[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2310-2318.
WU Liyang, GUO Pengcheng, LIU Chao, LI Wenqiang. Radar Signal Modulation Type Recognition Based on Attention Mechanism Enhanced Residual Networks[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(8): 2310-2318.
基础层 | 分支层 | 输入尺寸× 通道数 | 输出尺寸× 通道数 |
---|---|---|---|
Conv2d_1卷积层 | 56×56×1 | 56×56×32 | |
基础网络块1 | Conv2d_2卷积层 | 56×56×32 | 56×56×64 |
CBAM模块 | 56×56×64 | 56×56×64 | |
Residual_1残差块 | 56×56×64 | 56×56×64 | |
基础网络块2 | Residual_2残差块 | 56×56×64 | 28×28×128 |
CBAM模块 | 28×28×128 | 28×28×128 | |
Residual_1残差块 | 28×28×128 | 28×28×128 | |
基础网络块3 | Residual_2残差块 | 28×28×128 | 14×14×256 |
CBAM模块 | 14×14×256 | 14×14×256 | |
Residual_1残差块 | 14×14×256 | 14×14×256 | |
基础网络块4 | Residual_2残差块 | 14×14×256 | 7×7×512 |
CBAM模块 | 7×7×512 | 7×7×512 | |
全局平均池化层 | 7×7×512 | 1×1×512 | |
线性层 | 1×1×512 | 1×1×6 |
表1 各网络层特征参数
Table 1 Parameters of network features
基础层 | 分支层 | 输入尺寸× 通道数 | 输出尺寸× 通道数 |
---|---|---|---|
Conv2d_1卷积层 | 56×56×1 | 56×56×32 | |
基础网络块1 | Conv2d_2卷积层 | 56×56×32 | 56×56×64 |
CBAM模块 | 56×56×64 | 56×56×64 | |
Residual_1残差块 | 56×56×64 | 56×56×64 | |
基础网络块2 | Residual_2残差块 | 56×56×64 | 28×28×128 |
CBAM模块 | 28×28×128 | 28×28×128 | |
Residual_1残差块 | 28×28×128 | 28×28×128 | |
基础网络块3 | Residual_2残差块 | 28×28×128 | 14×14×256 |
CBAM模块 | 14×14×256 | 14×14×256 | |
Residual_1残差块 | 14×14×256 | 14×14×256 | |
基础网络块4 | Residual_2残差块 | 14×14×256 | 7×7×512 |
CBAM模块 | 7×7×512 | 7×7×512 | |
全局平均池化层 | 7×7×512 | 1×1×512 | |
线性层 | 1×1×512 | 1×1×6 |
类型 | 载频/ MHz | 采样频率/ MHz | (子)脉宽/ ms | 巴克码 |
---|---|---|---|---|
CW | 7~12 | 60 | 1~5 | |
BPSK | 7~12 | 60 | 7,11,13 | |
LFM | 10 | 60 | 8~16 | |
FSK | 9~12 | 60 | 1 | |
NLFM | 7~12 | 60 | 8~16 | |
QPSK | 7~12 | 60 | 1 |
表2 信号参数设置
Table 2 Signal parameter setting
类型 | 载频/ MHz | 采样频率/ MHz | (子)脉宽/ ms | 巴克码 |
---|---|---|---|---|
CW | 7~12 | 60 | 1~5 | |
BPSK | 7~12 | 60 | 7,11,13 | |
LFM | 10 | 60 | 8~16 | |
FSK | 9~12 | 60 | 1 | |
NLFM | 7~12 | 60 | 8~16 | |
QPSK | 7~12 | 60 | 1 |
识别算法 | 信噪比/dB | ||
---|---|---|---|
-20 | -10 | 0 | |
LeNet-FisherDDL[ | 45.6 | 67.7 | 98.0 |
MRSAF-DBN[ | 51.4 | 73.5 | 98.4 |
Chrip-Zernike-ResNet[ | 58.6 | 70.1 | 99.1 |
本文算法 | 63.1 | 94.2 | 100 |
表3 不同算法识别率
Table 3 Recognition rate of different algrithms
识别算法 | 信噪比/dB | ||
---|---|---|---|
-20 | -10 | 0 | |
LeNet-FisherDDL[ | 45.6 | 67.7 | 98.0 |
MRSAF-DBN[ | 51.4 | 73.5 | 98.4 |
Chrip-Zernike-ResNet[ | 58.6 | 70.1 | 99.1 |
本文算法 | 63.1 | 94.2 | 100 |
[1] |
doi: 10.1109/TAES.2017.2667142 URL |
[2] |
|
[3] |
doi: 10.3390/sym14030570 URL |
[4] |
doi: 10.1109/Access.6287639 URL |
[5] |
doi: 10.23919/JSEE.5971804 URL |
[6] |
王红卫, 董鹏宇, 陈游, 等. 半监督条件下基于朴素贝叶斯和Choi-Williams时频分布能量积累的雷达信号识别[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(3): 589-597.
|
|
|
[7] |
doi: 10.1109/TCSII.2018.2819666 URL |
[8] |
王星, 王俊迪, 金政芝, 等. 机载雷达告警接收机发展现状及趋势[J]. 雷达学报, 2023, 12(2): 376-388.
|
|
|
[9] |
郭立民, 寇韵涵, 陈涛, 等. 基于栈式稀疏自编码器的低信噪比下低截获概率雷达信号调制类型识别[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(4): 875-881.
|
|
|
[10] |
doi: 10.1109/LCOMM.2021.3084043 URL |
[11] |
呙鹏程, 吴礼洋. 融合卷积特征与判别字典学习的低截获概率雷达信号识别[J]. 兵工学报, 2019, 40(9): 1881-1889.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.09.013 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.09.013 |
|
[12] |
普运伟, 刘涛涛, 郭江, 等. 基于卷积神经网络和模糊函数主脊坐标变换的雷达辐射源信号识别[J]. 兵工学报, 2021, 42(8):1680-1689.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.08.012 |
|
|
[13] |
李东瑾, 杨瑞娟, 董睿杰. 基于深度时频特征学习的雷达辐射源识别[J]. 国防科技大学学报, 2020, 42(6): 112-119.
|
|
|
[14] |
|
[15] |
徐卓君, 杨雯婷, 杨承志, 等. 雷达脉内调制识别的改进残差神经网络算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(4): 1454-1460.
|
|
|
[16] |
秦鑫, 黄洁, 查雄, 等. 基于扩张残差网络的雷达辐射源信号识别[J]. 电子学报, 2020, 48(3): 456-462.
doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2020.03.006 |
doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2020.03.006 |
|
[17] |
崔邦彦, 田润澜, 王东风, 等. 基于注意力机制和改进CLDNN的雷达辐射源识别[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(5): 1224-1231.
|
|
|
[18] |
doi: 10.1109/TSP.2010.2044839 URL |
[19] |
董鹏宇, 王红卫, 陈游, 等. 基于模糊函数主脊切片和深度置信网络的雷达辐射源信号识别[J]. 空军工程大学学报(自然科学版), 2020, 21(2): 84-90.
|
|
|
[20] |
谢存祥, 张立民, 钟兆根. 基于时频特征提取和残差神经网络的雷达信号识别[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(4): 917-926.
|
|
[1] | 林森,王金刚,高宏伟. 基于全局补偿注意力机制的战场图像去雾方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1344-1353. |
[2] | 宋晓茹, 刘康, 高嵩, 陈超波, 阎坤. 复杂战场环境下改进YOLOv5军事目标识别算法研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 934-947. |
[3] | 熊佳梅, 王永振, 燕雪峰, 魏明强. 一种基于语义引导和对比学习的战场图像去烟算法[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 671-683. |
[4] | 吕卫民, 孙晨峰, 任立坤, 赵杰, 李永强. 一种基于TCN-LGBM的航空发动机气路故障诊断方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 253-263. |
[5] | 李曾琳, 李波, 白双霞, 孟波波. 基于AM-SAC的无人机自主空战决策[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2849-2858. |
[6] | 秦昊林, 许廷发, 李佳男. 基于超像素注意力和孪生结构的半监督高光谱显著性目标检测[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2639-2649. |
[7] | 彭沛然, 任术波, 李佳男, 周鸿伟, 许廷发. 基于光照感知的多光谱融合行人检测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2622-2630. |
[8] | 周宇, 曹荣刚, 栗苹, 马啸. 一种用于外场试验图像的引信炸点检测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2453-2464. |
[9] | 刘懿, 任济寰, 吴祥, 薄煜明. 基于集成迁移学习的新装备装甲车辆分类[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2319-2328. |
[10] | 连静, 丁荣琪, 李琳辉, 王雪成, 周雅夫. 基于图模型和注意力机制的车辆轨迹预测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2162-2170. |
[11] | 何锦成, 韩永成, 张闻文, 何伟基, 陈钱. 基于通道校正卷积的真彩色微光图像增强[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1643-1654. |
[12] | 刘佳, 刘海鸥, 陈慧岩, 毛飞鸿. 基于融合特征的无人履带车辆道路类型识别方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1267-1276. |
[13] | 王检, 张邦宁, 张洁, 魏国峰, 郭道省. 基于多域特征融合的通信辐射源个体识别方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 949-959. |
[14] | 张良安, 陈洋, 谢胜龙, 刘同鑫. 基于机器视觉与深度学习的飞机防护栅裂纹检测系统[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 507-516. |
[15] | 王洋, 冯永新, 宋碧雪, 田秉禾. DP-DRCnet卷积神经网络信号调制识别算法[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 545-555. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||