تصنيف ميكانيكي حيوي متين للبشر والغوريلا والروبوتات في ظل ظروف التلاشي متعدد المسارات في البيئات الحضرية باستخدام رادار ميكرو-دوبلر

الملخص

تقدم هذه الورقة البحثية إطاراً عملياً يستند إلى مبادئ فيزيائية لتصنيف البشر والغوريلا والروبوتات باستخدام رادار الموجة المستمرة العامل بنطاق Ka وتردد 35 جيجاهرتز، وذلك في ظل ظروف بيئة حضرية واقعية تتسم بظاهرة تعدد المسارات تواجه أنظمة النشر في البيئات الحضرية تشويهاً حاداً في الإشارة ناتجاً عن تلاشي الإشارة بسبب تعدد المسارات؛ ويُعد رادار "ميكرو-دوبلر" أداة محورية للتصنيف الميكانيكي الحيوي دون تلامس. تم استخلاص ما مجموعه عشرين سمة تجمع بين الخصائص الميكانيكية الحيوية والخصائص الطيفية، واختيارها باستخدام تقنية "تحليل مكونات الجوار". وجرى تقييم نموذج تعلم مدمج يجمع بين خوارزميات الغابة العشوائية وآلة المتجهات الداعمة، وأقرب الجيران ، والبيرسيبترون متعدد الطبقات ، مع استخدام آلة المتجهات الداعمة الخطية كمصنف فائق وذلك عبر آلية التحقق المتقاطع الطبقي خماسي الطيات  باستخدام 400 عينة أصلية تمت زيادتها إلى 1200 عينة باستخدام برنامج MATLAB (R2023b). حقق النظام دقة متطورة بلغت 90.92% ± 2.03% (بفاصل ثقة 95%: [89.14%، 92.69%]) مع درجة F1 بلغت 90.88% ± 2.08% في ظل ظروف حضرية قاسية (نسبة الإشارة إلى الضوضاء SNR = 15 ديسيبل، ومعامل K = 7 ديسيبل). وكشف تحليل الأخطاء أن استخدام تقنيات زيادة البيانات المراعية لظاهرة تعدد المسارات واختيار السمات الخاضع للإشراف أدى إلى انخفاض كبير في ظاهرة "التلطخ الطيفي"، مما نتج عنه تقليل أخطاء التصنيف بين البشر والروبوتات بنسبة لافتة بلغت 68%. وقد أظهرت فئة "الغوريلا" أعلى درجات القابلية للفصل عن الفئات الأخرى، بدقة بلغت 95.0%. كما أظهر تحليل المتانة أداءً مستقراً عبر مختلف تركيبات نسبة الإشارة إلى الضوضاء ومعامل K،. يوفر هذا العمل مرجعاً أساسياً شاملاً لتصنيف البشر والروبوتات باستخدام تقنية "ميكرو-دوبلر" في البيئات الحضرية؛ وتجدر الإشارة إلى أن هذه الدراسة تعتمد على التحقق القائم على المحاكاة، مما يستلزم توفر بيانات رادارية واقعية لنطاق Ka لإجراء التحقق التجريبي النهائي.