[發明專利]基于FVSBL的空間微動目標回波信號時頻分析方法

有效

• 申請號: 202010475360.2
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111610502B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 戴奉周;宋凡
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明公開一種基于FVSBL的空間微動目標回波信號時頻分析方法，其步驟為：將空間微動目標的雷達回波信號代入時變自回歸模型中；獲得關于空間微動目標回波信號時變自回歸模型的時不變系數求解的矩陣形式；利用FVSBL方法求解時不變系數；再根據回波信號時變自回歸模型的功率譜密度函數得到空間微動目標回波信號的時頻圖。本發明在不需要獲取時不變系數的稀疏度的前提下，在時不變系數的求解過程中，對需要求逆的矩陣進行降維處理，克服了現有技術中在回波數據量較大的情況下，求解時不變系數時矩陣求逆導致計算過程耗時較長，結果收斂較慢的問題。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，更進一步涉及雷達信號處理技術領域中的一種基于快速變分貝葉斯FVSBL(Fast?Variation?Spare?Bayesian?Learning)的空間微動目標回波信號時頻分析方法。本發明可用于對雷達接收的空間微動目標回波信號進行時頻分析，為實現空間微動目標的逆合成孔徑ISAR(Inverse?Synthetic?Apeture?Radar)瞬時三維成像提供依據。

背景技術

由于空間微動目標作非平穩運動引起的微多普勒頻率往往是時變的曲線形式，時頻分析JTFA(Joint?Time-Frequency?Analysis)作為分析時變非平穩信號的有力工具，可以清楚地描述信號頻率隨時間變化的關系，因此為了能夠得到分辨率較高的時頻圖以得到空間微動目標的ISAR瞬時三維成像，需要研究有效的時頻分析方法。

西安電子科技大學在其擁有的專利技術“一種適用于短時觀測的空間目標的微多普勒分析方法”(申請號201510375026.9授權公告號105044698B)中公開了一種適用于短時觀測的空間目標的微多普勒分析方法對空間微動目標回波信號作時頻分析方法。該方法的具體步驟如下：(1)用前后向TVAR模型表示短時觀測的空間目標的雷達回波；(2)在基于最小二乘的前后向TVAR模型的求解方法中引入稀疏性，構建稀疏前后向TVAR模型；(3)用最小描述長度準則確定稀疏前后向模型的階次與基函數的維度；(4)對稀疏前后向TVAR模型的時不變系數向量進行求解；(5)根據求解的時不變系數向量計算空間目標的瞬時信號功率譜。該方法雖然實現了對空間微動目標回波信號的時頻分析，但是，該方法仍然存在的不足之處是：需要借助信息準則來獲取時不變系數向量的稀疏度之后才可以進行后續的求解過程。

洪靈在其發表的論文“基于稀疏重構的空間目標感知方法研究”(西安電子科技大學，博士學位論文，2015)中提出了一種基于稀疏優化的參數化-稀疏前后向TVAR模型來對空間微動目標回波信號作時頻分析的方法。該方法的實現步驟如下：(1)建立空間微動目標回波信號的TVAR模型；(2)采用基于塊稀疏的稀疏求解方法來求解前后向TVAR模型的時變系數；(3)將求解得到的時變系數代入功率譜密度函數得到回波信號的時頻圖。該方法雖然實現了對空間微動目標回波信號的時頻分析，但是，該方法仍然存在的不足之處是：該方法中在對時不變系數進行求解的迭代更新過程中涉及矩陣求逆，所以當回波信號數據量較大時，該方法計算量大，收斂速度慢，導致對空間微動目標回波信號進行時頻分析耗時較長。

發明內容

本發明目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于FVSBL的空間微動目標回波信號時頻分析方法。本發明解決了在求解空間微動目標回波信號時變自回歸模型的時不變系數時需要獲取其稀疏度的問題，并且通過在每次迭代過程中對需要求逆的矩陣進行降維，解決了矩陣求逆帶來的計算量大，耗時長的問題。

本發明實現上述目的的思路是：在得到關于空間微動目標回波信號時變自回歸模型的時不變系數求解的矩陣形式后，利用FVSBL方法將未知的時不變系數中的各個元素設定為均值為0，方差服從伽馬分布的先驗分布，對時不變系數的均值向量和協方差矩陣進行迭代更新，并在每次迭代過程中對需要求逆的矩陣進行降維，當滿足收斂條件時，獲得時不變系數中各元素的值，所以利用FVSBL方法無需獲得時不變系數的稀疏度，就可以對時不變系數進行求解，并減少了運算量，降低了時間成本。

本發明的具體步驟如下：