[發(fā)明專利]一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法

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• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110646786A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶宇;劉誠毅;張靜亞;錢楓;呂崗;居偉駿
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S13/58;G01S7/41
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明公開了一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度?距離配對觀測方法，通過一種目標(biāo)速度與距離的分離估計(jì)方法，降低過完備字典維度，提高目標(biāo)探測效率與目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度。并在此基礎(chǔ)上，考慮到多目標(biāo)情況下，隨著目標(biāo)數(shù)量的增加，對應(yīng)優(yōu)化重構(gòu)次數(shù)的增加會明顯降低壓縮感知目標(biāo)參數(shù)估計(jì)的效率。基于上述問題，提出一種一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度?距離配對觀測方法，實(shí)現(xiàn)在多目標(biāo)場景下，僅采用一次重構(gòu)，即可估計(jì)場景內(nèi)全部目標(biāo)的參數(shù)，進(jìn)一步提高了壓縮感知雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)參數(shù)估計(jì)的實(shí)時性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)稀疏信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法。

背景技術(shù)

壓縮感知雷達(dá)通過挖掘目標(biāo)場景的稀疏特性，利用針對目標(biāo)場景的過完備字典，通過回波信號與過完備字典的優(yōu)化匹配，搜索得到目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)。隨著目標(biāo)估計(jì)精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)方法針對目標(biāo)速度與距離信息構(gòu)造的時頻過完備字典往往維數(shù)非常大，導(dǎo)致壓縮感知雷達(dá)對目標(biāo)探測的效率嚴(yán)重下降。同時，在高分辨率的要求下，同時考慮目標(biāo)速度與距離的時頻過完備字典的原子互相關(guān)度較高，也將會降低目標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化重構(gòu)準(zhǔn)確率。因此，針對上述問題，為同時提高目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度與目標(biāo)探測效率，本發(fā)明提供一種目標(biāo)速度與距離的分離估計(jì)方法，降低過完備字典維度，提高目標(biāo)探測效率與目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度。并在此基礎(chǔ)上，考慮到多目標(biāo)情況下，隨著目標(biāo)數(shù)量的增加，對應(yīng)優(yōu)化重構(gòu)次數(shù)的增加會明顯降低壓縮感知目標(biāo)參數(shù)估計(jì)的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法，實(shí)現(xiàn)在多目標(biāo)場景下，僅采用一次重構(gòu)，即可估計(jì)場景內(nèi)全部目標(biāo)的參數(shù)，進(jìn)一步提高了壓縮感知雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)參數(shù)估計(jì)的實(shí)時性。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法，具體包括以下步驟：

步驟1，基于目標(biāo)可能的時延信息，建立壓縮感知雷達(dá)回波脈沖串的距離維聯(lián)合稀疏字典Ψ，在稀疏字典Ψ下，第i個脈沖的接收信號r_i具有如下的稀疏表示模型r_i＝Ψθ_i，其中θ_i為第i個脈沖對應(yīng)的稀疏向量；

步驟2，構(gòu)造速度聚焦觀測矩陣Φ_v，并利用Φ_v對回波脈沖信號群進(jìn)行觀測，得到目標(biāo)回波的多普勒譜，隨后通過對目標(biāo)多普勒譜進(jìn)行譜峰搜索，得到場景內(nèi)目標(biāo)的多普勒頻率估計(jì)值；

步驟3，根據(jù)各目標(biāo)的多普勒頻率估計(jì)值，構(gòu)造得到多目標(biāo)聯(lián)合積累觀測矩陣Φ_p，進(jìn)而對回波脈沖信號群進(jìn)行積累觀測；

步驟4，構(gòu)造速度-距離配對觀測矩陣，對積累觀測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次觀測，得到配對后接收信號y；

步驟5，基于稀疏字典Ψ，重構(gòu)得到稀疏向量，從而完成對目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)。

作為本發(fā)明一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，在步驟1中，所述聯(lián)合稀疏字典Ψ包含目標(biāo)可能的時延信息，而不包含目標(biāo)可能的多普勒頻率信息。

作為本發(fā)明一種壓縮感知雷達(dá)多目標(biāo)速度-距離配對觀測方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，在步驟2中，利用速度聚焦觀測矩陣對目標(biāo)的多普勒頻率進(jìn)行估計(jì)的方法，具體包括以下步驟：

步驟2.1，構(gòu)造速度聚焦觀測矩陣Φ_v；

步驟2.2，令回波信號采樣長度為Q，定義一個長度為Q的全1向量η；

步驟2.3，對多脈沖回波信號群R進(jìn)行觀測得到聚焦后的多普勒譜其中表示克羅內(nèi)克積，vec(.)表示向量化函數(shù)；

步驟2.4，對濾波后多普勒譜進(jìn)行譜峰搜索，估計(jì)得到各目標(biāo)的速度。