[發(fā)明專利]基于稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)的微動(dòng)目標(biāo)高分辨時(shí)頻圖重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911412455.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111025257B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪茹;惠葉;劉思琪;周峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)的微動(dòng)目標(biāo)高分辨時(shí)頻圖重構(gòu)方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解線頻調(diào)處理，并接收低信噪比環(huán)境下微動(dòng)目標(biāo)維數(shù)為N×1的雷達(dá)回波信號(hào)向量s，其中，N為采樣點(diǎn)數(shù)；

(2)以e^j2πmn/N為元素，構(gòu)造維數(shù)為N×N的傅里葉字典F，其中，e^(·)表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)操作，j表示虛數(shù)單位，m表示傅里葉字典F的行序號(hào)，n表示傅里葉字典F的列序號(hào)，行序號(hào)m與列序號(hào)n的取值范圍均為[1:N]；

(3)獲取每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的信號(hào)s_i：

設(shè)L為每個(gè)滑窗的窗長(zhǎng)，設(shè)s_i表示第i個(gè)滑窗內(nèi)的回波信號(hào)，其維度為L(zhǎng)×1，i∈[1,N]；

對(duì)每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的信號(hào)s_i進(jìn)行建模：

s_i＝G_if_i+n_i

其中，G_i為矩陣F_iH_i的偽逆矩陣，其維度為L(zhǎng)×N；H_i表示第i個(gè)滑窗窗函數(shù)對(duì)應(yīng)的對(duì)角矩陣，其維度為L(zhǎng)×L，F(xiàn)_i表示從矩陣F中抽取第i個(gè)滑窗內(nèi)對(duì)應(yīng)的列所構(gòu)成的第i個(gè)滑窗對(duì)應(yīng)的傅里葉字典，其維度為N×L；n_i為噪聲向量，維度為L(zhǎng)×1，f_i為第i個(gè)滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布，f_i＝[f_i,1,...,f_i,n,...,f_i,N]^T,其中f_i,n為f_i的第n個(gè)元素，n＝1,...,N,f_i維度為N×1；

(4)假設(shè)每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的信號(hào)s_i及每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i服從伽馬-復(fù)高斯先驗(yàn)，則s_i的先驗(yàn)概率密度函數(shù)p(s_i|α_i,f_i)及f_i的先驗(yàn)概率密度函數(shù)p(f_i|λ_i)的表達(dá)式分別為：

p(f_i|λ_i)＝CN(f_i|0,Σ_i)

其中，CN(·)表示復(fù)高斯分布，(·)^H表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，α_i是第i個(gè)滑窗內(nèi)的噪聲精度參數(shù)，每個(gè)滑窗內(nèi)對(duì)應(yīng)的α_i獨(dú)立，α_i服從伽馬分布p(α_i)，λ_i是第i個(gè)滑窗內(nèi)時(shí)頻分布f_i的分布參數(shù)，λ_i服從伽馬分布p(λ_i)，p(α_i)及p(λ_i)的表達(dá)式分別為：

p(α_i)＝Gam(α_i|c_i,b_i)，

其中，Gam(·)表示伽馬分布，c_i，b_i，u_i,n和v_i,n為伽馬分布的不同參數(shù)；

(5)依據(jù)(3)構(gòu)建的模型及(4)中的先驗(yàn)概率密度函數(shù)，利用變分推斷方法求解每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i：

(5a)將閾值T的值設(shè)置為10^-6，最大迭代次數(shù)M的值設(shè)置為500；

(5b)令滑窗的初始序號(hào)為i＝1；

(5c)初始化參數(shù)：

令初始迭代次數(shù)為k＝1，將參數(shù)c_i，b_i的初始值設(shè)置為將參數(shù)u_i,n的初始值設(shè)置為參數(shù)v_i,n的初始值設(shè)置為第i個(gè)滑窗內(nèi)的噪聲精度參數(shù)α_i初始值及第i個(gè)滑窗內(nèi)時(shí)頻分布f_i的分布參數(shù)λ_i的初始值根據(jù)回波信噪比的不同而設(shè)置；

(5d)計(jì)算第k次迭代過(guò)程中第i個(gè)滑窗內(nèi)時(shí)頻分布f_i的近似后驗(yàn)分布q^(k)(f_i)：

(5e)計(jì)算與第i個(gè)滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i的三個(gè)相關(guān)期望：和

(5f)分別計(jì)算第i個(gè)滑窗內(nèi)噪聲精度參數(shù)α_i的第k次迭代的值和第i個(gè)滑窗內(nèi)時(shí)頻分布f_i的分布參數(shù)λ_i的第k次迭代的值

(5g)判斷當(dāng)前迭代次數(shù)k＞1是否成立，若是，執(zhí)行(5h)；否則，令k＝k+1，返回(5d)；

(5h)判斷或k＞M是否成立，若是，則第i個(gè)滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i為并執(zhí)行步驟(5i)；否則，令k＝k+1，返回(5d)，其中，||·||₂表示2-范數(shù)操作；

(5i)判斷i＝N是否成立，若是，得到每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i；否則，令i＝i+1，并執(zhí)行步驟(5c)；

(6)將每個(gè)時(shí)間矩形滑窗內(nèi)的時(shí)頻分布f_i，按行拼接，得到一個(gè)N×N的矩陣，即為微動(dòng)目標(biāo)的時(shí)頻圖重構(gòu)結(jié)果。