[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 |
| 地址: | 264001 山東省煙*** | 國省代碼: | 山東;37 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 回波 數(shù)據(jù) 散射 特征 提取 方法 系統(tǒng) | ||
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
Yh=Xh(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;Uh1表示I個主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Vh1表示I個主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Uh1和Vh1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;Uh2表示P-I個非主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Vh2表示P-I個非主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Uh2和Vh2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,ri為第i個散射中心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的位置,Pi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
Yh=Xh(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;Uh1表示I個主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Vh1表示I個主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Uh1和Vh1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;Uh2表示P-I個非主左奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Vh2表示P-I個非主右奇異矢量構(gòu)成的矩陣,Uh2和Vh2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,ri為第i個散射中心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的位置,Pi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。
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G01S 無線電定向;無線電導(dǎo)航;采用無線電波測距或測速;采用無線電波的反射或再輻射的定位或存在檢測;采用其他波的類似裝置
G01S7-00 與G01S 13/00,G01S 15/00,G01S 17/00各組相關(guān)的系統(tǒng)的零部件
G01S7-02 .與G01S 13/00組相應(yīng)的系統(tǒng)的
G01S7-48 .與G01S 17/00組相應(yīng)的系統(tǒng)的
G01S7-52 .與G01S 15/00組相應(yīng)的系統(tǒng)的
G01S7-521 ..結(jié)構(gòu)特征
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