[發(fā)明專利]基于多向量ANM的多極化HRRP散射中心提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811201897.9
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109581370A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王彥華;李陽;郗穎;王宏宇;龍騰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

本發(fā)明公開了一種基于多向量ANM的多極化HRRP散射中心提取方法。使用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)魯棒的、高精度的散射中心提取。本發(fā)明利用多極化高分辨距離像各通道散射中心位置相同、但極大值峰值不同的特性，利用多向量原子范數(shù)最小化模型進(jìn)行散射中心進(jìn)行估計，在準(zhǔn)確獲取位置信息的同時得到散射點的極化散射矩陣，為目標(biāo)識別提供更全面的信息。本發(fā)明充分利用了多極化各個通道之間的共同信息，有效改善了估計精度；與傳統(tǒng)的P?MUSIC、P?ESPIRIT方法相比，可以適應(yīng)信噪比不佳的情況，對噪聲的魯棒性更佳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)識別技術(shù)領(lǐng)域，涉及雷達(dá)多極化高分辨距離像(HRRP)的目標(biāo)識別方法，具體涉及一種基于多向量(MMV)原子范數(shù)最小化(ANM)的散射中心提取方法。

背景技術(shù)

極化是電磁波的一種重要屬性，多極化雷達(dá)可以為目標(biāo)識別提供更多信息，將雷達(dá)極化信息與高分辨技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)成為雷達(dá)目標(biāo)識別領(lǐng)域一個很有前景的研究領(lǐng)域。

在光學(xué)區(qū)，雷達(dá)目標(biāo)回波可以看作目標(biāo)表面大量強度不同的散射中心回波的矢量和。高分辨距離像(HRRP)表征了散射中心沿雷達(dá)視線方向的分布情況，反映了目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征，在雷達(dá)目標(biāo)識別中發(fā)揮著重要作用。

利用多極化高分辨距離像進(jìn)行目標(biāo)識別，可增加信息和特征維度，進(jìn)一步提高識別性能，還可獲得比單極化高分辨距離像更多的目標(biāo)信息。傳統(tǒng)散射中心提取方法大都應(yīng)用于單極化高分辨距離像。例如PRONY、MUSIC、OMP方法等，現(xiàn)有的多極化高分辨距離像散射中心提取方法主要是以上方法在多極化情況下的拓展，包括P-MUSIC、P-ESPIRIT、組稀疏方法等，P-MUSIC、P-ESPIRIT方法對信噪比敏感，組稀疏方法存在基不匹配問題，會導(dǎo)致位置估計不準(zhǔn)確。近年來有學(xué)者提出原子范數(shù)最小化方法提取單極化HRRP的散射中心，取得了良好的效果，但是還未曾出現(xiàn)將其應(yīng)用在多極化情況下的文獻(xiàn)，并且如果將多極化每一通道數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)使用單極化ANM方法求解，效果不佳，并且沒有利用多極化各個通道之間的共同信息。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于多向量ANM的多極化HRRP散射中心提取方法，能夠?qū)崿F(xiàn)魯棒的、高精度的散射中心提取。

本發(fā)明的基于多向量ANM的多極化HRRP散射中心提取方法，包括如下步驟：

步驟1，對多極化高分辨距離像進(jìn)行歸一化處理后，在頻域進(jìn)行采樣，得到由各極化通道數(shù)據(jù)組成的矩陣Y；

步驟2，構(gòu)建原子集合A：其中，為原子集合中的第k個原子，κ為原子總數(shù)；

定義矩陣Y的原子范數(shù)為：其中，c_k為系數(shù)，inf為下確界；

將多極化高分辨距離像散射中心的估計問題轉(zhuǎn)化為對多向量原子范數(shù)最小化問題的求解；

步驟3，將步驟2的多向量原子范數(shù)最小化問題轉(zhuǎn)化為如下凸優(yōu)化問題，并求解該凸優(yōu)化問題得到T(u)：

其中，tr代表矩陣的跡；W為一個未知矩陣；T(u)是一個N×N大小的Toeplitz矩陣，Y′表示觀測信號；上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置；

步驟5，對T(u)進(jìn)行Vandermonde分解，得到支撐頻率

步驟6，針對各支撐頻率使用最小二乘方法分別求解各極化通道的極化散射矩陣分量，進(jìn)而得到對應(yīng)的極化散射矩陣；基于步驟5獲得的支撐頻率計算出對應(yīng)的物理位置，完成散射中心的提取。

進(jìn)一步的，針對多極化高分辨距離像各通道數(shù)據(jù)，采用幅度歸一化或能量歸一化的方式進(jìn)行歸一化處理。

有益效果：