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专利号: 2020105801514
申请人: 常熟理工学院
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:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,用于针对压缩感知雷达实际所接收到的回波脉冲信号,实现结果探测,其特征在于,包括如下步骤:步骤A.分别针对压缩感知雷达待发送的L个发射脉冲信号,获得发射脉冲信号分别所对应的调制附加相位 l=1、2、…、L,并针对该发射脉冲信号进行附加相位调制,获得调制后的发射脉冲信号;进而获得调制后的L个发射脉冲信号,并由压缩感知雷达发送出去,然后进入步骤B;

步骤B.针对压缩感知雷达所对应的预设探测距离空间进行离散化,建立压缩感知雷达回波脉冲串的距离维稀疏字典Ψ,其维度为N×D,D表示针对目标距离空间离散化后的距离门数量,N表示单个发射脉冲信号的长度,然后进入步骤C;

步骤C.针对压缩感知雷达的预设探测距离空间中的指定目标,建立目标多普勒频率扫描矢量ν=[ν1,ν2,…,νQ],其中各元素表示多普勒频率值,Q表示扫描的多普勒频率数量,然后进入步骤D;

步骤D.根据目标多普勒频率扫描矢量ν,构建干扰抑制观测矩阵Φs,然后进入步骤E;

步骤E.根据干扰抑制观测矩阵Φs,按 针对压缩感知雷达实际所接收到的回波脉冲信号群 进行干扰抑制稀疏观测,获得到观测信号Z,然后进入步骤F;

步骤F.针对如下模型:

进行求解,获得稀疏目标信息矩阵Θ,即获得压缩感知雷达所对应预设探测距离空间内各目标的多普勒频率与距离信息估计值,即实现对回波脉冲信号的结果探测;其中,q=d

1、2、…、Q,Θq表示稀疏目标信息矩阵Θ中的第q列,Θ表示稀疏目标信息矩阵Θ中的第d行,||·||0表示0范数函数。

2.根据权利要求1所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于:还包括步骤DE如下,执行完步骤D之后,进入步骤DE;

步骤DE.根据单个发射脉冲信号的长度N,构建维度为M×N的稀疏采样观测矩阵Φc,其中,M表示压缩后的脉冲信号长度,然后进入步骤E;

所述步骤E如下:

步骤E.根据干扰抑制观测矩阵Φs、稀疏采样观测矩阵Φc,按 针对压缩感知雷达实际所接收到的回波脉冲信号群 进行干扰抑制稀疏观测,获得到观测信号Z,然后进入步骤F;

所述步骤F中,针对如下模型:

进行求解,获得稀疏目标信息矩阵Θ。

3.根据权利要求2所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于:所述稀疏采样观测矩阵Φc的结构采用基于滤波器的结构化观测矩阵、或者是基于混沌理论的随机观测矩阵。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于,所述步骤A包括如下步骤A1至步骤A3;

步骤A1.根据压缩感知雷达待发送的L个发射脉冲信号,构建一个长度为L的质数向量其中,l=1、2、…、L,各个ξl均为质数,ξl表示第l个质数,然后进入步骤A2;

步骤A2.分别针对压缩感知雷达待发送的L个发射脉冲信号,按如下公式:获得各发射脉冲信号分别所对应的调制附加相位 表示第l个发射脉冲信号所对应的调制附加相位,然后进入步骤A3;

步骤A3.根据各发射脉冲信号分别所对应的调制附加相位 分别针对压缩感知雷达待发送的L个发射脉冲信号,进行附加相位调制,获得调制后的L个发射脉冲信号,并由压缩感知雷达发送出去,然后进入步骤B。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于,所述步骤C包括如下步骤C1至步骤C2:步骤C1.针对压缩感知雷达的预设探测距离空间中的指定目标,选定目标归一化多普勒频率探测范围,并按如下规则,针对归一化多普勒频率探测范围离散划分为Q个网格,然后进入步骤C2;

规则1)若明确确定目标多普勒频率先验信息时,则针对先验信息上下预设波动阈值范围内,使用预设第一间隔先验信息,均匀离散划分得到Q个网格;

规则2)若仅确定目标多普勒频率先验信息的所处区间范围时,则针对先验信息上下预设波动阈值范围内应用预设第一间隔先验信息,以及针对其余范围应用预设第二间隔先验信息,非均匀离散划分得到Q个网格;其中第二间隔先验信息大小大于第一间隔大小先验信息;

规则3)若没有目标多普勒频率先验信息时,则采用覆盖全归一化多普勒频率区间[‑π,π]均匀离散划分得到Q个网格;

步骤C2.根据Q个网格分别所对应的先验信息,获得各网格先验信息分别所对应预设规则的值,作为各个多普勒频率值,并依据各网格的序号,构建目标多普勒频率扫描矢量ν=[ν1,ν2,…,νQ]。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于:所述步骤D包括如下步骤D1至步骤D2;

步骤D1.分别针对目标多普勒频率扫描矢量ν=[ν1,ν2,…,νQ]中的各个多普勒频率值νq,按如下公式:

构建各多普勒频率值νq分别所对应的干扰抑制观测基向量 其中,e表示自然常数,jT

表示虚数 Tp表示单个发射脉冲的周期,[]表示转置函数,然后进入步骤D2;

步骤D2.针对各多普勒频率值νq分别所对应的干扰抑制观测基向量 进行组合,构建干扰抑制观测矩阵

7.根据权利要求2或3所述一种压缩感知雷达干扰抑制稀疏观测方法,其特征在于:所述步骤F中,按如下步骤F1至步骤F9,针对如下模型:进行求解,获得稀疏目标信息矩阵Θ;

步骤F1.定义感知矩阵Γ=ΦcΨ、维度为Q×Q的单位矩阵IQ、以及观测信号Z的向量化矢量z=vec(Z),其中vec()为向量化函数,然后进入步骤F2;

步骤F2.根据 获得等效感知矩阵Ξ,其中 表示克罗内克积运算,然后进入步骤F3;

(0)

步骤F3.初始化冗余向量δ0=z,待估计稀疏向量θ =0,集合 Π0=0,循环计数t=1,然后进入步骤F4;

步骤F4.根据 计算获得κ,其中,Ξm表示等效感知矩阵Ξ的m列,<·>表示内积函数,|·|表示绝对值函数,arg表示索引函数,κ表示等效感知矩阵Ξ与当前残差δt内积值最大的列数,然后进入步骤F5;

步骤F5.根据Ω=Ω∪κ,Πt=[Πt‑1,Ξκ],更新集合Ω,以及获得Πt,其中,Ξκ表示等效感知矩阵Ξ的第κ列,然后进入步骤F6;

(t)

步骤F6.根据 计算获得θ ,其中 表示Πt的转置,然后进入步骤F7;

(t)

步骤F7.根据δt=δt‑1‑Πtθ ,更新获得冗余向量δt,并判断||δt||2<ε是否成立,是则进入步骤F9;否则进入步骤F8;其中,ε为预设终止判决阈值,||||2表示2范数函数;

步骤F8.针对等效感知矩阵Ξ中的第κ‑(μ‑1)D列、第κ‑(μ‑2)D列、第κ‑(μ‑Q)D列均置为零,其中 floor(·)为向下取整函数,然后返回步骤F4;

(t) (t)

步骤F9.根据θ =vec(Θ),对θ 进行矩阵化,获得稀疏目标信息矩阵Θ。