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专利号: 2016102918394
申请人: 乐山师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1. 一种多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,具体步骤包括: (1) 初始化系统参数,建立二维回波数据矩阵; (2) 脉冲压缩处理; (3) 构造回波信号测量矩阵; (4) 设定自适应OMP算法的初始参数; (5) 寻找回波信号测量矩阵与重构残余误差的最大相干项; (6) 更新索引集合; (7) 重构双程距离单元集合上的目标散射系数向量; (8) 计算重构残余误差; (9) 计算平均重构残余误差和平均散射系数向量; (10) 计算平均重构残余误差变化率和平均散射系数变化率; (11) 自适应迭代终止判定。

2. 如权利要求1所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,所述步骤(1)中 初始化参数均为已知,初始化参数具体如下:由一个发射机和S个接收机组成系统,其中 3,S个接收机分散布置在地面,W发射机位置为原点,在目标、发射机和接收机所在的地理 空间建立X-Y-Z笛卡尔直角坐标系,发射机坐标位置记为Τ=[0,0,0]τ,接收机的坐标位置 分别为rj = [xj,yj,zj]τ,j = l,2,…,S,[]τ表示矩阵转置,系统在X方向、Y方向和Z方向的最 远探测距离分别为XXmax、YYmax和ZZmax,最近探测距离分别为XXmin、YYmin和ZZmin;发射机对探 测区域宽波束泛光发射线性调频信号,发射脉冲载频为fo,带宽B,脉冲宽度Τρ,距离分辨率 Ρ;发射机及各个接收机在时间上保持同步,W发射机发射线性调频信号时刻为系统时间零 点;接收机宽波束泛光接收回波信号,接收机采样频率为fs,采样点数为Nrang,将S个接收 机接收的回波信号存储在二维数据矩阵echo = {echoQ , j)}中,其中,i = l ,2,…,化ang表 示双程距离单元,j = 1,2,…,S表示接收机,假设目标坐标为Pt,则该目标的回波信号将被 存储在双程距离单元i = ceil (r j/p),j = 1,2,…,S中,其中,η = II T-Pt II2+II P广η I 12为发 射机到目标再到第j个接收机的双程距离,ceil表示向上取整,I I I h表示L2范数; 所述步骤(2)脉冲压缩处理的具体步骤为:取出所述步骤(1)的数据矩阵echo,利用脉 冲压缩方法对echo的每一列数据echoj,j = 1,2,…,S进行脉冲压缩处理,得到脉冲压缩处 理后的列向量ediOjj = 1,2,···,S,将所有接收机脉冲压缩处理后的列向量echoy .,j = 1, 2,...,5存储在二维数据矩阵玩帘3 = {瓦丽(/。4中,其中1 = 1,2,...,化曰雌^ = 1,2,...,5; 所述步骤(3)构造的回波信号测量矩阵为Θ = { Θ (m,c)},其中m=l,2,…,Nrang;c = 1,2,...,化日雌,0(111,(3)具体表达式为:

3. 如权利要求2所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于:所述步骤(4)的 具体步骤为:设定自适应0MP算法重构迭代处理的最大迭代次数,记作K;设定平均重构残余 误差变化率口限,记作η〇;设定平均散射系数变化率初始口限,记作阶;令Ω = {1,…,化ang} 表示双程距离单元集合;设定第j,j = 1,…,S个接收机在双程距离单元集合Ω上的目标散 射系数向量的初始值,记为为化ange行1列的复数向量,xj的初始值选择为xj =0;设定第j,j = 1,…,S个接收机的重构残余误差初始迭代值记为r份,(;,V份说erwnmgxi为 化ange行1列的复数向量,的值选择为1*巧<^0|=品品,:,其中ec品/为所述步骤(2)获得的脉 冲压缩处理后的第j列向量;设定第j,j = l,…,S个接收机索引集合的初始迭代值,记为 邱!,邱;的值选择为己為=0,其中0表示空集;k表示自适应OMP算法中的第k次迭代,k的初 始值设置为k=l。

4. 如权利要求3所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,所述步骤(5)的 具体步骤为:采用公式

计算得到自适应OMP算法第k次迭代过 程中测量矩阵与第j个接收机重构残余误差的最大相干项,其中表示提取括号内 向量中的最大值元素对应的行序号m值,abs( ·)表示对括号内向量中的元素求模,Θ为所 述步骤(3)中得到的回波信号测量矩阵,右上角T为转置运算符号,算法第k-1次迭 代过程中得到的重构残余误差,k表示自适应0MP算法中的第k次迭代次数;若k = 1, 的值为所述步骤(4)中得到的初始迭代值re哉j,否则喃过自适应OMP算法第k-1次迭 代过程中所述步骤(8)的重构残余误差计算提供。

5. 如权利要求4所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,所述步骤(6)的 具体步骤为:采用公式己瓦"U/;计算得到自适应0MP算法第k次迭代过程中的第j个接 收机索引集合,记为瑞-|,其中为自适应0MP算法第k-1次迭代过程中得到的第j个接收 机索引集合,/ί为所述步骤(5)计算得到的测量矩阵与第j个接收机重构残余误差的最大相 干项,U表示并集运算符合,k表示自适应0MP算法中的第k次迭代次数;若k= 1,SjS户的值为 所述步骤(4)中得到的初始值S;^;;k = 2时,Ξ打)的值为自适应0MP算法第1次迭代过程中得 到的第j个接收机索引集合Ξ打;k = 3时,Ξ祈U的值为自适应0MP算法第2次迭代过程中得到 的第j个接收机索引集合百拐;依次类推,在第k次迭代中且k> 1时,旦汾,的值为自适应0MP算 法第k-1次迭代过程中得到的第j个接收机索引集合。

6. 如权利要求5所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于:所述步骤(7)的 具体步骤为:重构第j,j = 1,…,S个接收机在双程距离单元集合Ω上的目标散射系数向量, 具体为:采用公ίί

开算得到自 适应0ΜΡ算法第k次迭代过程中第j个接收机在双程距离单元集合Ω上的散射系数向量,记 为xj,其中X啤,1为第j个接收机在双程距离单元集合Ω上的散射系数向量xj中由索引集合 畔;財应的元素组成的向量,Ξ;;;为所述步骤(6)中第k次迭代过程中得到的第j个接收机索 弓煤合,为第j个接收机在双程距离单元集合Ω上的散射系数向量X冲索引集合畐;对 应的元素组成的向量,宜货为索引集合邱洽双程距离单元集合Ω上的补集,(丫表示对括号 中矩阵求伪逆矩阵,右上角ΐ为矩阵伪逆运算符号戸瑕1为测量矩阵Θ中由索引集合邱;对 应的列组成的矩阵,品品,为所述步骤(2)获得的脉冲压缩处理后的第j列向量; 所述步骤(8)的具体步骤为:采用公式^心',';;=6〇^1^;-(^,.计算得到自适应01?算法第1^ 次迭代过程中第j个接收机的重构残余误差,记为其中品而,·为步骤(2)获得的脉冲压 缩处理后的第j列向量。

7. 如权利要求6所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,所述步骤(9)的 具体步骤包括: (9.1) 采用公式

对所述步骤(8)获得的S个接收机的重构残余 误差,j = 1,…,S求平均,计算得到平均重构残余误差向量,记为mean_res W . (9.2) 采用公式soパ_Xj = soパ(abs(Xj))对所述步骤(7)获得的第j个接收机在双程距 离单元集合Ω上的重构得到的散射系数向量中元素的模值按照升序从大到小排列,记为 S〇d_Xj,其中sod( ·)表示将括号内向量中的元素根据其值的大小按照升序从大到小排 列,abs( ·)表示对括号内向量中的元素求模; (9.3) 采用公;1^对所述步骤(9.2)获得的S个接收机排序后的散 射系数向量sod_Xj,j = 1,…,S求平均,计算得到S个接收机在双程距离单元集合Ω上的排 序后散射系数的平均散射系数向量,记为mean_x。

8. 如权利要求7所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于,所述步骤(10)的 具体步骤为: 采用公式

1^算得到第4次迭代过程中的平均重构 残余误差变化率,记为扣其中mean_resW为所述步骤(9.1)计算得到的第k次迭代过程中S 个接收机的平均重构残余误差向量,I I · I U表示对向量求L2范数,I · I表示求绝对值,若k = l,mean_res(W的值夫其中reSfl;;为步骤(4)中得到的初始迭代 值;采用公式

计算得到第k次迭代过程中的平均散射系数 变化率,记为护,其中mean_x化)表示向量mean_x中的第k个元素,若k = 1,mean_x化-1)的值 为mean_x(0)=mean_x(l)D

9.如权利要求8所述的多基地雷达多目标成像定位方法,其特征在于:所述步骤(11)的 具体步骤为:如果,护且k