关键词:
光电对抗
红外弱小目标
目标检测
目标识别
知识图谱
摘要:
随着现代战争形态向信息化、智能化加速发展,光电对抗技术已逐渐成为战场态势感知与攻防效能的核心支撑。侦察预警、精确制导、认知对抗等关键作战环节的效能发挥,高度依赖精确目标检测、高精度目标识别与智能化对抗行动决策构成的技术闭环。然而,受目标特性、环境干扰及对抗复杂性等因素制约,现有技术体系在实战应用中仍存在显著瓶颈,亟需通过理论创新与方法突破,构建适配复杂环境、聚焦弱小目标、决策推理等关键环节的技术方案,有效解决当前光电对抗技术在实战应用中的瓶颈问题。因此,本文开展基于红外弱小目标的检测与识别技术研究,解决预警系统对弱小目标的精准检测识别困难问题,为指挥决策提供准确目标信息;同时开发基于多类型目标数据的对抗行动决策技术,提升作战装备的实际效能,对推动智能化对抗体系发展具有重要意义。
本文围绕现代光电对抗体系中"感知-判断-决策"流程技术需求,针对复杂环境下三个关键环节的核心挑战开展系统性研究:在目标感知环节,红外弱小目标检测面临复杂背景干扰下的精度不足问题;在目标判断环节,基于目标辐射特性的识别精度受类内多样性干扰严重;在智能决策环节,军事对抗场景中的智能决策存在动态适应性局限。通过融合时空特征分析、深度学习优化特征工程、知识图谱推理机制创新等技术手段,分别攻克各环节技术瓶颈,形成面向多环节协同需求的分立式技术方案。研究基于模块化研究范式,在图像处理、人工智能、知识图谱等交叉领域实现理论创新与方法改进,通过多维度实验验证技术方案的工程适用性。本文的主要研究内容围绕以下三个方面展开:
第一,在红外目标检测领域,为解决复杂场景中红外弱小运动目标由于尺寸小、形状特征不足、背景干扰较多而导致的检测虚警率高、精度低的问题,提出一种时空结合的弱小运动目标检测方法。在空间维度,基于对小目标空间分布特征进行分析,提出多尺度分层对比度特征(MLCF)滤波方法,增强弱小目标与背景的分离度,减少相似干扰;在时间维度,针对复杂背景下存在大量与小目标具有相似空间特性的干扰,单纯空间特征提取易产生较多虚警的情况,基于运动目标于背景存在明显不一致运动的特点,提出基于时空上下文跟踪(STC)的差异运动提取算法,借助时空背景特征跟踪图像序列,定位运动目标,弥补空间检测短板。该方法在背景抑制、虚警控制及检测精度上表现优异,为红外目标检测提供新思路。
第二、在红外目标识别领域,红外弱小目标因形状特征匮乏,识别难度较大。为此,本文引入运动、辐射等多模态特征,将其识别任务转化为时间序列分类任务,从多维度深入挖掘目标特性,弥补单一形状特征的不足。同时,针对采集目标红外辐射特性数据因目标姿态、观察角度等因素导致采集样本间存在类内多样性,进而干扰识别精度的问题,提出基于卷积神经网络与特征袋算法相结合的时间序列分类算法,以基于特征工程的特征袋算法框架,借助深度学习对各模块进行优化,实现自适应特征提取、量化及匹配统计。该模型可有效应对类内多样性难题,提升红外弱小目标识别的准确性与效率。
第三、针对目标意图推理与智能决策领域的知识图谱推理难题,通过问题特征解构与算法适配性分析,创新性提出基于马尔可夫过程的知识图谱推理框架。利用Protégé构建本体并借助Neo4j图数据库实现知识存储,搭建支持动态推理的知识基础设施。针对战场环境的多态性与不确定性,设计多状态联合推理的改进型马尔可夫链算法,通过重构状态空间强化复杂态势建模;建立负面状态分离保留机制,化解负面信息转移问题;提出层级化独立传播的节点信息管理架构,保障推理信息的独立性与稳定性。改进传统MRR评价指标,提出加权惩罚性平均倒数排名(WP-MRR)作为补充,以实现更符合现实逻辑的推荐算法性能评估。该模型在目标意图推理与智能决策领域展现出可行性与更优性能,为军事领域智能决策系统工程化应用提供有力理论支撑与技术方案。
综上所述,本文对复杂环境下光电对抗体系中目标感知、特征分析、智能决策等关键环节做了深入研究,并对各环节存在的难题,包括目标检测精度低、目标识别受类内多样性干扰、目标意图推理与智能决策存在局限等,进行充分分析,提出了时空结合的弱小运动目标检测方法、基于卷积神经网络与特征袋算法相结合的时间序列分类算法、基于马尔可夫过程的知识图谱推理框架等创新性技术方案。经多维度实验验证,所提各算法在应对各自难题方面具有显著优势,为构建适应未来智能化战争需求的光电对抗技术体系提供了坚实的理论与技术支撑。