<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">procyber</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник кибернетики</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings in Cybernetics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">1999-7604</issn><publisher><publisher-name>Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.34822/1999-7604-2020-1-69-76</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">procyber-279</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ НЕЙРОСЕТЕВОЙ КЛАССИФИКАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>RELIABILITY IMPROVEMENT OF NEURAL NETWORK CLASSIFICATION FOR RADAR OBJECTS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Маршаков</surname><given-names>Д. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Marshakov</surname><given-names>D. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>E-mail: daniil_marshakov@mail.ru</p></bio><bio xml:lang="en"><p>E-mail: daniil_marshakov@mail.ru</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>08</day><month>05</month><year>2020</year></pub-date><volume>0</volume><issue>1 (37)</issue><fpage>69</fpage><lpage>76</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Маршаков Д.В., 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Маршаков Д.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Marshakov D.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/279">https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/279</self-uri><abstract><p>Распознавание типов радиолокационных объектов по сигнальным признакам с целью отслеживания их перемещений в заданной области является важной задачей обеспечения безопасности воздушного движения. Один из эффективных инструментов решения этой задачи – применение искусственных нейронных сетей.В данной работе предложен способ статистической оценки результатов нейросетевой классификации радиолокационно-отслеживаемых динамических объектов, основанный на статистической проверке гипотез. Оценка осуществляется посредством сравнения выборочной средней всего распределения выходных результатов нейронной сети, полученных по результатам серии наблюдений за объектами, с усредненным пороговым значением меры сходства ее выходных сигналов, принятой в качестве гипотетической генеральной средней. Проведенные экспериментальные исследования предложенных решений на примере классификации оди-ночных объектов двух типов по их доплеровским портретам в условиях значительных помех подтверждают повышение достоверности нейросетевой классификации в среднем до 8 %. Рассмотренный подход может быть применим как в независимых нейросетевых системах классификации или селекции радиолокационно-обнаруживаемых объектов, так и в составе комплексных систем поддержки принятия решений существующих или перспективных радиолокационных станций.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The recognition of types of radar objects by signal characteristics to track their movements in a given area is an important task for ensuring air traffic security. One of the effective tools for solving this problem is the artificial neural networks.The paper proposes the method for the statistical evaluation of the results of a neural network classification for radar-tracked dynamic objects based on the statistical hypothesis testing. The estimation is carried out by comparing the sample mean of the entire distribution of the results output of the neural network. The results are obtained from a series of observations over objects, with the averaged threshold value of similarity of its output signals, adopted as a hypothetical general average. The increase in the reliability of the neural network classification for a mean of 8% is confirmed during experimental studies of the proposed solutions on the example of the classification of single objects of two types with their Doppler portraits under conditions of significant noise.The considered method can be used in an independent neural network classification or selectionsystem for radar-detectable objects and as part of integrated decision support systems for existingor prospective radar stations.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>радиолокация</kwd><kwd>спектральный портрет</kwd><kwd>сигнальные признаки</kwd><kwd>классификация</kwd><kwd>искусственная нейронная сеть</kwd><kwd>достоверность.</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>radiolocation</kwd><kwd>spectral portrait</kwd><kwd>signal characteristics</kwd><kwd>classification artificial neural network</kwd><kwd>reliability.</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бердышев В. П., Помазуев О. Н., Савельев А. Н., Смолкин М. А., Копылов В. А., Лой В. В. Распознавание классов и типов воздушных объектов по двумерным радиолокационным изображениям в обзорной РЛС // Журн. СФУ. Техника и технологии. 2019. Т. 12, № 1. С. 18–29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бердышев В. П., Помазуев О. Н., Савельев А. Н., Смолкин М. А., Копылов В. А., Лой В. В. Распознавание классов и типов воздушных объектов по двумерным радиолокационным изображениям в обзорной РЛС // Журн. СФУ. Техника и технологии. 2019. Т. 12, № 1. С. 18–29.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Воробьев Е. Н. Исследование сигнальных признаков распознавания малых БПЛА в полуактивной РЛС // Вест. Новгород. гос. ун-та. Технич. науки. 2019. № 4. С. 72–77.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Воробьев Е. Н. Исследование сигнальных признаков распознавания малых БПЛА в полуактивной РЛС // Вест. Новгород. гос. ун-та. Технич. науки. 2019. № 4. С. 72–77.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Казачков Е. А., Матюгин С. Н., Попов И. В., Шаронов В. В. Обнаружение и классификация малоразмерных объектов на изображениях, полученных радиолокационными станциями с синтезированной апертурой // Вестн. Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2018. № 1. С. 93–99.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Казачков Е. А., Матюгин С. Н., Попов И. В., Шаронов В. В. Обнаружение и классификация малоразмерных объектов на изображениях, полученных радиолокационными станциями с синтезированной апертурой // Вестн. Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2018. № 1. С. 93–99.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Molchanov P., Egiazarian K., Astola J., Harmanny R. I. A., Wit J. J. M. Classification of Small UAVs and Birds by Micro-Doppler Signatures // Proceedings of the 10th European Radar Conference, Nuremberg, Germany, 9-11 October 2013. IEEE, 2013. Р. 172–175.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Molchanov P., Egiazarian K., Astola J., Harmanny R. I. A., Wit J. J. M. Classification of Small UAVs and Birds by Micro-Doppler Signatures // Proceedings of the 10th European Radar Conference, Nuremberg, Germany, 9-11 October 2013. IEEE, 2013. Р. 172–175.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Романенко А. В. Формирование доплеровских портретов воздушных объектов с использованием метода сверхразрешения // Журн. радиоэлектроники. 2015. № 3. С. 4.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Романенко А. В. Формирование доплеровских портретов воздушных объектов с использованием метода сверхразрешения // Журн. радиоэлектроники. 2015. № 3. С. 4.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Онищенко В. С., Шевченко В. Н. Корреляционный метод классификации подвижных объектов по их спектральным портретам в системах скрытной локации // Радиолокация и радиосвязь: сб. тр. XI Всероссийской науч.-технич. конф., Москва, 27–29 ноября 2017 г. М. : ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 2017. C. 236–240.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Онищенко В. С., Шевченко В. Н. Корреляционный метод классификации подвижных объектов по их спектральным портретам в системах скрытной локации // Радиолокация и радиосвязь: сб. тр. XI Всероссийской науч.-технич. конф., Москва, 27–29 ноября 2017 г. М. : ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 2017. C. 236–240.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сафонов А. В., Митрофанов Д. Г., Прохоркин А. Г. Нейросетевое распознавание летательных аппаратов по экспериментально сформированным доплеровским спектрам // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2009. № 10. С. 57–62.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сафонов А. В., Митрофанов Д. Г., Прохоркин А. Г. Нейросетевое распознавание летательных аппаратов по экспериментально сформированным доплеровским спектрам // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2009. № 10. С. 57–62.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Brooks D., Schwander O., Barbaresco F., Schneider J.-Y., Cord M. Temporal Deep Learning for Drone Micro-Doppler Classification // Proccedings of the 19th International Radar Symposium (IRS 2018), Bonn, Germany, 20–22 June 2018. IEEE, 2018. Р. 874–883.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brooks D., Schwander O., Barbaresco F., Schneider J.-Y., Cord M. Temporal Deep Learning for Drone Micro-Doppler Classification // Proccedings of the 19th International Radar Symposium (IRS 2018), Bonn, Germany, 20–22 June 2018. IEEE, 2018. Р. 874–883.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карабаев Б. С. Распознавание летательных аппаратов при помощи нейросетевых технологий // Новости науки Казахстана. 2017. № 1. С. 31-42.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Карабаев Б. С. Распознавание летательных аппаратов при помощи нейросетевых технологий // Новости науки Казахстана. 2017. № 1. С. 31-42.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Баронин А. М., Демин Д. А. Применение нейронных сетей в современных РЛС // DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2017. Т. 7, № 4. С. 205–210.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Баронин А. М., Демин Д. А. Применение нейронных сетей в современных РЛС // DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2017. Т. 7, № 4. С. 205–210.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rajaguru H., Prabhakar S. K. An Approach to Classification of Oral Cancer Using Softmax Discriminant Classifier // Proceedings of the 2nd International Conference on Communication and Electronics Systems (ICCES), Coimbatore, India, 19–20 October, 2017. IEEE, 2017. Р. 420–423.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rajaguru H., Prabhakar S. K. An Approach to Classification of Oral Cancer Using Softmax Discriminant Classifier // Proceedings of the 2nd International Conference on Communication and Electronics Systems (ICCES), Coimbatore, India, 19–20 October, 2017. IEEE, 2017. Р. 420–423.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bayar V., Efe M. Ö. Detection of Smart Phone Position on User Using Artificial Neural Network Classifier // Proceedings of the 26th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Izmir, Turkey, 2–5 May, 2018. IEEE, 2018. Р. 345–348.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bayar V., Efe M. Ö. Detection of Smart Phone Position on User Using Artificial Neural Network Classifier // Proceedings of the 26th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Izmir, Turkey, 2–5 May, 2018. IEEE, 2018. Р. 345–348.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Coşkun M., Uçar A., Yildirim Ö., Demir Y. Face Recognition Based on Convolutional Neural Network // Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, 15–17 November, 2017. IEEE, 2017. Р. 376–379.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Coşkun M., Uçar A., Yildirim Ö., Demir Y. Face Recognition Based on Convolutional Neural Network // Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, 15–17 November, 2017. IEEE, 2017. Р. 376–379.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wu Y., Liy J., Kongy Y., Fu Y. Deep Convolutional Neural Network with Independent Softmax for Large Scale Face Recognition // Proceedings of the 24th ACM International Conference on Multimedia, Amsterdam, Netherlands, 15–19 October, 2016. Association for Computing Machinery, 2016. Р. 1063–1067.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wu Y., Liy J., Kongy Y., Fu Y. Deep Convolutional Neural Network with Independent Softmax for Large Scale Face Recognition // Proceedings of the 24th ACM International Conference on Multimedia, Amsterdam, Netherlands, 15–19 October, 2016. Association for Computing Machinery, 2016. Р. 1063–1067.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Качайкин Е. И., Иванов А. И., Безяев А. В., Перфилов К. А. Оценка достоверности нейросетевой автоматизированной экспертизы авторства рукописного почерка // Вопр. кибербезопасности. 2015. № 2. С. 43–48.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Качайкин Е. И., Иванов А. И., Безяев А. В., Перфилов К. А. Оценка достоверности нейросетевой автоматизированной экспертизы авторства рукописного почерка // Вопр. кибербезопасности. 2015. № 2. С. 43–48.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Urgun D., Singh C. Multi Label RBF Classification Method for Composite System Reliability Evaluation // Proceedings of the International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), Boise, Idaho, USA, 24–28 June, 2018. IEEE. Р. 692–696.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Urgun D., Singh C. Multi Label RBF Classification Method for Composite System Reliability Evaluation // Proceedings of the International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), Boise, Idaho, USA, 24–28 June, 2018. IEEE. Р. 692–696.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Savchenko A. V. Statistical Recognition of a Set of Patterns Using Novel Probability Neural Network // International Workshop on Artificial Neural Networks and Pattern Recognition, Lecture Notes in Computer Science. 2012. Vol. 7477. Р. 93–103.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Savchenko A. V. Statistical Recognition of a Set of Patterns Using Novel Probability Neural Network // International Workshop on Artificial Neural Networks and Pattern Recognition, Lecture Notes in Computer Science. 2012. Vol. 7477. Р. 93–103.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Marshakov D. V., Galushka V. V., Fathi V. A., Fathi D. V. Evaluation of Neural Network Output Results Reliability in Pattern Recognition // Proceedings of the Third International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’18). Р. 503–510.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Marshakov D. V., Galushka V. V., Fathi V. A., Fathi D. V. Evaluation of Neural Network Output Results Reliability in Pattern Recognition // Proceedings of the Third International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’18). Р. 503–510.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Загинайло М. В., Маршаков Д. В. Статистическая оценка выходных результатов искусственной нейронной сети при задаче распознавания образов // ИНФОКОМ-2018 : тр. СКФ МТУСИ по результатам XI Междунар. науч.-практич. конф, Ростов-на-Дону, 19–20 апреля 2018. Ростов н/Д: ПЦ «Университет» СКФ МТУСИ, 2018. С. 137–140.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Загинайло М. В., Маршаков Д. В. Статистическая оценка выходных результатов искусственной нейронной сети при задаче распознавания образов // ИНФОКОМ-2018 : тр. СКФ МТУСИ по результатам XI Междунар. науч.-практич. конф, Ростов-на-Дону, 19–20 апреля 2018. Ростов н/Д: ПЦ «Университет» СКФ МТУСИ, 2018. С. 137–140.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов С. А., Маршаков Д. В. Методика представления входных векторов для нейросетевого классификатора радиолокационно-обнаруживаемых объектов // Системный анализ, управление и обработка информации : тр. VIII Междунар. науч. конф., с. Дивноморское, 8–13 октября 2017, Т. 1. Ростов н/Д : ДГТУ, 2017. С. 137–140.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Иванов С. А., Маршаков Д. В. Методика представления входных векторов для нейросетевого классификатора радиолокационно-обнаруживаемых объектов // Системный анализ, управление и обработка информации : тр. VIII Междунар. науч. конф., с. Дивноморское, 8–13 октября 2017, Т. 1. Ростов н/Д : ДГТУ, 2017. С. 137–140.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
