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专利号: 2020111715959
申请人: 南京工业职业技术大学
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:

1.一种基于目标稀疏性和频域去斜的雷达距离超分辨方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)对雷达目标的线性调频回波信号在频域上进行去斜处理,具体为,

1‑1)设雷达发射的线性调频信号,即LFM信号u(t)为,2

式中,t为时间,a0为LFM信号的幅度,T为LFM信号的时宽,j为虚数单位,j=‑1,γ为LFM信号的调频斜率,γ=B/T,B为LFM信号的带宽,rect(·)为矩形函数,rect(t)=1,‑1/2≤t≤1/2;

1‑2)当乘积BT>>1时,式(1)对应的匹配滤波器的频率响应U(f)为,式中,f为频率;

1‑3)设距离R1处有一个静止点目标,其回波信号s1(t)为,式中,a1为回波信号的幅度,t1=2R1/c为回波信号的双程时延,c为光速,该目标回波信号的频谱S1(f)为,式中, 为目标回波信号频谱的幅度;

1‑4)将式(2)与式(4)相乘以实现频域去斜,得到该目标回波信号的频域去斜表达式S(f),

1‑5)当空间中存在M个静止点目标时,M个静止点目标为每个不同距离R1,R2,…,RM处的静止点目标总和,M为自然数,会产生M个目标回波信号,该M个目标回波信号的幅度分别为am,m=1,2,...,M,那么该M个目标回波信号的频域去斜表达式S(f)为,式中, 为第m个目标回波信号频谱的幅度,tm=2Rm/c为第m个目标回波信号的双程时延,m=1,2,...,M,在频率区间[‑B/2,B/2]上等间隔地取N个离散频点f1,f2,…,fN,N为自然数,满足条件N>M,代入式(6)得到频域去斜信号的矩阵表达式s,式中, 是一个参量矩阵, 是M个目标回波

信号频谱的幅度向量;

2)建立多目标回波信号的稀疏性数学模型,具体为,对待探测的目标距离范围进行密集的等间隔离散化,得到K个离散距离点Rk,k=1,

2,...,K,K为自然数,满足条件K>>N>M,对应的双程时延为τk=2Rk/c,k=1,2,...,K,设这K个离散距离点当中的M个离散距离点与所述M个静止点目标一一对应分布,因此得到多目标回波信号的稀疏性数学模型s′,式中, 是一个已知的参量矩阵, 是未知的

回波信号频谱的幅度向量,当且仅当τk=tm时 有 否则有考虑各种有源和无源噪声的影响,建立最终的多目标回波信号稀疏性模型z,式中,n为N×1维噪声向量;

3)构造关于目标距离的优化函数并对优化函数进行求解,得到目标距离,同时实现雷达距离超分辨,具体为,向量 中非零元素的位置代表了目标的距离,因此构造如下关于向量 的优化函数,式中,||·||F表示F‑范数,λ为用于折中多目标回波信号拟合误差和模型稀疏度的正则化因子, 的定义如下,式中,参数p满足条件0<p≤1。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标稀疏性和频域去斜的雷达距离超分辨方法,其特征在于:所述步骤3)中的对优化函数进行求解,具体为,a)令矩阵G=ρIK,其中ρ为参数,且0<ρ<1,IK为K阶单位矩阵;

H H ‑1

b)计算IK‑GF(FGF) FG,结果记为矩阵R,式中上标H表示取共轭转置;

‑1

c)计算GFR z,结果记为向量r;

2

d)计算Rkk+|rk| ,结果记为Gkk,k=1,2,...,K,这里Rkk表示矩阵R的第k个对角线元素,rk表示向量r的第k个元素,Gkk表示矩阵G的第k个对角线元素;

e)步骤b)~d)重复执行L次,L为自然数,得到幅度向量 为矩阵G的对角线元素,完成求解。