رادار

رادار

ردگیری اهداف مانورپذیر با استفاده از الگوریتم ترکیب خبرگان در یادگیری عمیق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه جامع امام حسین (ع)
2 دانشکده برق دانشگاه جامع امام حسین (ع)
چکیده
ردگیری دقیق اهداف مانورپذیر همواره یکی از چالش‌های اساسی در سامانه‌های راداری و پایش هوشمند به‌شمار می‌آید؛ زیرا مدل‌های حرکتی این اهداف به‌صورت غیرخطی و زمان‌متغیر هستند. در این پژوهش، چارچوبی ترکیبی بر پایه یادگیری عمیق برای ردگیری اهداف مانورپذیر ارائه‌شده است که در آن، تخمین‌گر مدل‌های چندگانه برهم‌کنش‌دار (IMM) با ساختار ترکیب خبرگان مبتنی بر شبکه ترنسفورمر ادغام‌شده است. هدف از این روش، یادگیری تطبیقیِ احتمال‌های گذار بین مدل‌های حرکتی و نمایش دینامیک هدف از داده‌های مشاهده‌شده است تا محدودیت‌های فیلترهای متداول مانندIMM-EKF و IMM-UKF برطرف گردد. در این ساختار، شبکه ترنسفورمر وابستگی‌های زمانی بلندمدت را در مسیر حرکت هدف مدل‌سازی می‌کند و شبکه MoE به‌صورت پویا زیربخش‌های تخصصی را برای الگوهای حرکتی مختلف، مانند حرکت با سرعت ثابت (CV) و گردش هماهنگ (CT)، فعال می‌نماید. نتایج شبیه‌سازی در شرایط نویزی (گوسی) و غیرخطی نشان می‌دهد که الگوریتم پیشنهادی MoE–Transformer–IMM نسبت به روش‌های کلاسیک ازجمله IMM-EKF و IMM-UKF عملکرد بهتری در شاخص خطای میانگین مربعات (RMSE) ارائه می‌دهد. همچنین، این روش در برابر تغییرات ناگهانی مانور و نویز سنسور از پایداری و دقت بالاتری برخوردار بوده و با 89.75 درصد عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم‌های بیان‌شده دارد و گزینه‌ای کارآمد برای پیاده‌سازی در سامانه‌های راداری محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Tracking maneuverable targets using the algorithm of mixture of expert in deep learning

نویسندگان English

Reza kayvan shokooh 1
Mehrdad Harfsheno 2
Mohammad hasan Saeedi 2
1 Imam Hossein University
2 Electrical engineering Department of Imam Hossein University
چکیده English

Accurate tracking of maneuvering targets remains one of the fundamental challenges in radar and intelligent surveillance systems, due to the nonlinear and time-varying nature of target motion models. This paper presents a hybrid deep learning-based framework for maneuvering target tracking, in which an Interacting Multiple Model (IMM) estimator is integrated with a Mixture of Experts (MoE) architecture built upon a Transformer network. The proposed approach aims to adaptively learn both the transition probabilities among motion models and the underlying target dynamics from observed data, thereby overcoming the inherent limitations of conventional filters such as IMM-EKF and IMM-UKF. In this structure, the Transformer network captures long-term temporal dependencies in target trajectories, while the MoE module dynamically activates specialized subnetworks corresponding to different motion patterns, including constant velocity (CV) and coordinated turn (CT) models. Simulation results under nonlinear and noisy conditions demonstrate that the proposed MoE–Transformer–IMM algorithm achieves superior performance in terms of Root Mean Square Error (RMSE) compared to classical IMM-based methods. Furthermore, it exhibits higher stability and accuracy under abrupt maneuvers and sensor noise, achieving up to 89.75% performance improvement over benchmark algorithms, making it a promising candidate for real-world radar tracking applications.

کلیدواژه‌ها English

maneuvering target tracking
interacting multiple model
transformer
mixture of experts
deep learning
radar signal processing

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 12 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 23 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 10 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 17 مرداد 1405