系统工程与电子技术 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (5): 1599-1606.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.05.14

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基于ECOC平衡随机森林的雷达降水粒子分类

李海1,*, 田众1, 钱君2   

  1. 1. 中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室, 天津 300300
    2. 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所, 江苏 无锡 214063
  • 收稿日期:2022-12-31 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-04-30
  • 通讯作者: 李海
  • 作者简介:李海(1976—), 男, 教授, 博士, 博士研究生导师, 主要研究方向为机载气象雷达信号处理及机器学习在气象雷达中的应用、分布式目标检测与参数估计、自适应信号处理
    田众(1997—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为机载气象雷达信号处理、机器学习在气象雷达中的应用
    钱君(1985—), 男, 高级工程师, 学士, 主要研究方向为机载气象雷达系统
  • 基金资助:
    民机项目(MJ-2018-S-28);天津市自然基金重点项目(20JCZDJC00490);中央高校基本科研业务经费中国民航大学专项(3122019041)

Hydrometeor classification for radar based on ECOC-balanced random forest

Hai LI1,*, Zhong TIAN1, Jun QIAN2   

  1. 1. Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China
    2. Leihua Electronic Technology Research Institute, Aviation Industry Corporation of China, Wuxi 214063, China
  • Received:2022-12-31 Online:2024-04-30 Published:2024-04-30
  • Contact: Hai LI

摘要:

针对数据不平衡情况下的降水粒子分类问题, 提出了一种基于纠错输出码(error correcting output code, ECOC)平衡随机森林的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。首先, 将多类别降水粒子数据集编码为多个二分类数据集; 然后, 对二分类数据集进行有放回的平衡重采样, 构建多棵分类回归树; 最后, 利用所有的分类回归树联合进行降水粒子分类。对实测数据的处理结果表明, 所提方法能够在保证总体准确率较高的情况下, 大幅提高少数类的分类效果。

关键词: 双偏振气象雷达, 降水粒子分类, 数据不平衡, 纠错输出码, 平衡随机森林

Abstract:

To address the problem of hydrometeor classification with data imbalance condition, this paper proposes a hydrometeor classification method based on error correcting output code (ECOC) balanced random forest for dual-polarization weather radar. Firstly, the multiclass hydrometeor dataset is coded into multiple binary datasets, and then the binary datasets are balanced resampling with replacement to construct multiple classification and regression trees. Finally, all the classification and regression trees are used to jointly classify hydrometeors. The processing results of the measured data indicate that the proposed method can significantly improve the classification effect of minority classes while ensuring a high overall accuracy.

Key words: dual-polarization weather radar, hydrometeor classification, data imbalance, error correcting output code (ECOC), balanced random forest

中图分类号: