تشخیص و طبقه‌بندی مدولاسیون زمان تکرار پالس مبتنی بر شبکه‌های عصبی کانولوشنی عمیق بهبودیافته با ماشین یادگیری افراطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)، نوشهر، ایران

2 گروه آموزشی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)، نوشهر، ایران

چکیده

تشخیص و طبقه‌بندی مدولاسیون PRI یک کار حیاتی در سامانه‌های ESM و ELINT برای تشخیص دقیق تهدیدات راداری است. بااین‌حال، این عمل به دلیل پالس‌های ازدست‌رفته و پالس‌های ناخواسته و اثرات نامطلوب اسکن آنتن که منجر به دنباله نویزی مدولاسیون PRI می‌شوند در محیط واقعی چالش‌برانگیز هست. برای پرداختن به این مسئله در این تحقیق سه روش مبتنی بر شبکه عصبی عمیق کانولوشنی (LeNet5, AlexNet, GooglNet) که با استفاده از ماشین یادگیری افراطی (ELM) بهینه گردیده‌اند، پیشنهاد گردیده است. درواقع در مرحله اول، یک شبکه عصبی کانولوشنی عمیق (DCNN) به‌عنوان استخراج‌کننده ویژگی استفاده می‌شود. سپس، در مرحله دوم ماشین یادگیری افراطی (ELM) برای تشخیص و طبقه‌بندی بلادرنگ مدولاسیون PRI استفاده می‌شود. برای ارزیابی روش‌های پیشنهادی داده‌های متناسب با داده‌های واقعی طراحی و شبیه‌سازی گردیدند و تمامی اثرات مخرب بر دنباله PRI در نظر گرفته‌شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها بروی 60000 تصویر نشان‌دهنده عملکرد بهتر شبکه AlexNet-ELM در اکثر معیارهای ارزیابی بوده و به‌دقت بالای 93% دست‌یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Pulse Repetition Interval Modulation Recognition and Classification Based on Deep Convolutional Neural Networks Improved with Extreme Learning Machine

نویسندگان [English]

  • seyed majid hasani azhdari 1
  • Mohammad Khishe 2
1 Department of Electrical Engineering, Imam Khomeini University of Marine Sciences, Nowshahr, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Imam Khomeini University of Marine Sciences (RA), Nowshahr, Iran
چکیده [English]

PRI modulation recognition and classification is a critical task in ESM and ELINT systems to accurately detect radar threats. However, this practice is challenging in a real environment due to missing pulses and spurious pulses and undesirable antenna scanning effects that lead to noisy PRI modulation sequences. To address this issue in this papper, three methods based on deep convolutional neural network (LeNet5, AlexNet, GooglNet) which have been optimized using extreme learning machine (ELM) have been proposed. In fact, in the first step, a deep convolutional neural network (DCNN) is used as a feature extractor. Then, in the second step extreme learning machine (ELM) is used for real-time recognition and classification of PRI modulation. To evaluate the proposed methods, data corresponding to the real data were designed and simulated, and all the destructive effects on the PRI sequence were considered. The results of simulations on 60,000 images show that the AlexNet-ELM network performs better in most of the evaluation criteria and has achieved a high accuracy of 93%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PRI modulation
  • deep convolutional neural network
  • extreme learning machine
  • missing pulses
  • spurious pulses