[發(fā)明專利]一種回波數(shù)據(jù)散射特征提取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010151295.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111308438B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李尚生;王旭坤;但波;付哲泉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍航空大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06F17/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

1.一種回波數(shù)據(jù)散射特征提取方法，其特征在于，包括：

獲取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，得到具有Hankel矩陣形式的回波數(shù)據(jù)矩陣；

計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣的自相關(guān)函數(shù)以及所述回波數(shù)據(jù)矩陣與平移矩陣之間的互相關(guān)函數(shù)；所述平移矩陣為所述回波數(shù)據(jù)矩陣平移后的矩陣；

對所述自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行奇異值分解，確定最小奇異值；

利用所述互相關(guān)函數(shù)和所述最小奇異值，構(gòu)建降噪矩陣；

對矩陣束進(jìn)行廣義特征值分解，得到廣義特征值，并根據(jù)所述廣義特征值估算散射中心位置信息；所述矩陣束是根據(jù)所述降噪矩陣以及對所述自相關(guān)函數(shù)奇異值分解后得到的主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣、主奇異值構(gòu)成的對角矩陣、主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣構(gòu)建得到的；

根據(jù)信號模式矢量和所述散射中心位置信息估算散射中心類型；

根據(jù)散射中心響應(yīng)矩陣估算散射中心幅度；

所述計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣的自相關(guān)函數(shù)以及所述回波數(shù)據(jù)矩陣與平移矩陣之間的互相關(guān)函數(shù)，具體包括：

根據(jù)公式計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣的自相關(guān)函數(shù)；

根據(jù)公式計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣與平移矩陣之間的互相關(guān)函數(shù)；

其中，所述回波數(shù)據(jù)矩陣為

Y_h＝X_h(m+1)

所述平移矩陣為

m＝1,2,...,M，M表示發(fā)射頻點總數(shù)，N＝M-P+1，I表示散射中心的總數(shù)；x()表示回波向量；

所述對所述自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行奇異值分解，確定最小奇異值，具體包括：

根據(jù)公式進(jìn)行奇異值分解；其中，Σ表示對自相關(guān)函數(shù)做奇異值分解后所有奇異值組成的對角矩陣；表示I個主奇異值構(gòu)成的對角矩陣；U_h1表示I個主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣，V_h1表示I個主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，U_h1和V_h1表示信號子空間；表示P-I個非主奇異值構(gòu)成的對角矩陣；U_h2表示P-I個非主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣，V_h2表示P-I個非主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，U_h2和V_h2表示信號的噪聲子空間；

利用matlab仿真軟件對所有奇異值組成的對角矩陣Σ中的奇異值進(jìn)行排序，確定最小奇異值σ²；

所述利用所述互相關(guān)函數(shù)和所述最小奇異值，構(gòu)建降噪矩陣，具體包括：

根據(jù)公式構(gòu)建降噪矩陣；其中，

所述對矩陣束進(jìn)行廣義特征值分解，得到廣義特征值，并根據(jù)所述廣義特征值估算散射中心位置信息，具體包括：

根據(jù)對所述自相關(guān)函數(shù)奇異值分解后得到的主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣、主奇異值構(gòu)成的對角矩陣、主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，構(gòu)建第一矩陣；所述第一矩陣為

根據(jù)所述第一矩陣和所述降噪矩陣，構(gòu)建矩陣束；所述矩陣束為

對所述矩陣束進(jìn)行廣義特征值分解，得到廣義特征值；

根據(jù)公式估算散射中心位置信息；

其中，r_i為第i個散射中心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的位置，P_i為第i個散射中心的廣義特征值，ang為求解復(fù)數(shù)相角的函數(shù)，c為光速，Δf為步進(jìn)頻率之間的間隔。

2.一種回波數(shù)據(jù)散射特征提取系統(tǒng)，其特征在于，包括：

回波數(shù)據(jù)矩陣確定模塊，用于獲取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，得到具有Hankel矩陣形式的回波數(shù)據(jù)矩陣；

相關(guān)函數(shù)計算模塊，用于計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣的自相關(guān)函數(shù)以及所述回波數(shù)據(jù)矩陣與平移矩陣之間的互相關(guān)函數(shù)；所述平移矩陣為所述回波數(shù)據(jù)矩陣平移后的矩陣；

最小奇異值確定模塊，用于對所述自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行奇異值分解，確定最小奇異值；

降噪矩陣構(gòu)建模塊，用于利用所述互相關(guān)函數(shù)和所述最小奇異值，構(gòu)建降噪矩陣；

散射中心位置信息估算模塊，用于對矩陣束進(jìn)行廣義特征值分解，得到廣義特征值，并根據(jù)所述廣義特征值估算散射中心位置信息；所述矩陣束是根據(jù)所述降噪矩陣以及對所述自相關(guān)函數(shù)奇異值分解后得到的主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣、主奇異值構(gòu)成的對角矩陣、主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣構(gòu)建得到的；

散射中心類型估算模塊，用于根據(jù)信號模式矢量和所述散射中心位置信息估算散射中心類型；

散射中心幅度估算模塊，用于根據(jù)散射中心響應(yīng)矩陣估算散射中心幅度；

所述相關(guān)函數(shù)計算模塊，具體包括：

自相關(guān)函數(shù)計算單元，用于根據(jù)公式計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣的自相關(guān)函數(shù)；

互相關(guān)函數(shù)計算單元，用于根據(jù)公式計算所述回波數(shù)據(jù)矩陣與平移矩陣之間的互相關(guān)函數(shù)；

其中，所述回波數(shù)據(jù)矩陣為

Y_h＝X_h(m+1)

所述平移矩陣為

m＝1,2,...,M，M表示發(fā)射頻點總數(shù)，N＝M-P+1，I表示散射中心的總數(shù)；x()表示回波向量；

所述最小奇異值確定模塊，具體包括：

奇異值分解單元，用于根據(jù)公式進(jìn)行奇異值分解；其中，Σ表示對自相關(guān)函數(shù)做奇異值分解后所有奇異值組成的對角矩陣；表示I個主奇異值構(gòu)成的對角矩陣；U_h1表示I個主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣，V_h1表示I個主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，U_h1和V_h1表示信號子空間；表示P-I個非主奇異值構(gòu)成的對角矩陣；U_h2表示P-I個非主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣，V_h2表示P-I個非主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，U_h2和V_h2表示信號的噪聲子空間；

最小奇異值確定單元，用于利用matlab仿真軟件對所有奇異值組成的對角矩陣Σ中的奇異值進(jìn)行排序，確定最小奇異值σ²；

所述降噪矩陣構(gòu)建模塊，具體包括：

降噪矩陣構(gòu)建單元，用于根據(jù)公式構(gòu)建降噪矩陣；其中，

所述散射中心位置信息估算模塊，具體包括：

第一矩陣構(gòu)建單元，用于根據(jù)對所述自相關(guān)函數(shù)奇異值分解后得到的主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣、主奇異值構(gòu)成的對角矩陣、主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣，構(gòu)建第一矩陣；所述第一矩陣為

矩陣束構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述第一矩陣和所述降噪矩陣，構(gòu)建矩陣束；所述矩陣束為

廣義特征值分解單元，用于對所述矩陣束進(jìn)行廣義特征值分解，得到廣義特征值；

散射中心位置信息估算單元，用于根據(jù)公式估算散射中心位置信息；

其中，r_i為第i個散射中心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的位置，P_i為第i個散射中心的廣義特征值，ang為求解復(fù)數(shù)相角的函數(shù)，c為光速，Δf為步進(jìn)頻率之間的間隔。