[發(fā)明專利]一種三維GTD散射中心模型的散射中心點(diǎn)的參數(shù)估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010779823.4
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111999712B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小寬;鄭舒予;宗彬鋒;周劍雄;徐嘉華;張敬偉;馬前闊;郭藝奪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06F17/16
• 代理公司: 西安研創(chuàng)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

1.一種三維GTD散射中心模型的散射中心點(diǎn)的參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1：基于雷達(dá)目標(biāo)后向電磁數(shù)據(jù)構(gòu)建Hankel矩陣，得到原目標(biāo)回波數(shù)據(jù)矩陣X^x；

S2：定義大小為PQL×PQL的置換矩陣J，其反對角線位置上的元素為1，其他位置上的元素為0，即則可得到目標(biāo)回波數(shù)據(jù)共軛數(shù)據(jù)信息的矩陣E_conj，E_conj＝J·X^x；

S3：將步驟S2中得到的目標(biāo)回波數(shù)據(jù)共軛數(shù)據(jù)信息矩陣E_conj及原目標(biāo)回波數(shù)據(jù)矩陣X^x的自相關(guān)矩陣進(jìn)行相加，并作取平均處理，得到一個(gè)過程協(xié)方差矩陣R

其中，R＝R^H；

S4：令最終總協(xié)方差矩陣R₁＝RR^H＝R²，則矩陣R₁、矩陣R兩者特征值與特征向量具有以下關(guān)系式：

式中，λ₁、λ分別代表矩陣R₁與R的特征值，Λ₁、Λ分別代表矩陣R₁與R的特征向量；

S5：利用經(jīng)典3D-ESPRIT算法對最終總協(xié)方差矩陣R₁進(jìn)行處理，即可得到三維GTD散射中心模型中的散射中心點(diǎn)的各個(gè)參數(shù)；

其中，步驟S5的具體操作包括，

S51：對最終總協(xié)方差矩陣R₁進(jìn)行奇異值分解，則得到

其中，U_sS，V_xS代表R₁的信號子空間，分別由R₁的前I個(gè)主左特征向量與前I個(gè)主右特征向量構(gòu)成；其中U_xN，U_xN代表R₁的噪聲子空間，分別由R₁的非主左特征向量與非主右特征向量構(gòu)成；

S52：構(gòu)造矩陣F_x為

式中，U_xS、為矩陣U_xS去除后Q×L行、去除前Q×L行得到的矩陣，代表U_xS的廣義逆；

S53：根據(jù)三維條件下置換矩陣之間的關(guān)系，得到y(tǒng)方向、z方向?qū)?yīng)的信號子空間

U_ys＝E_xyU_xS

U_zs＝E_yzU_yS；

式中，E_xy、E_yz分別為三維條件下的置換矩陣；

進(jìn)而得到y(tǒng)方向和z方向的矩陣F_y、F_z

式中，U_vS，為矩陣U_vS去除后Q×L行、去除前Q×L行得到的矩陣；U_zS，為矩陣U_zS去除后Q×L行、去除前Q×L行得到的矩陣；分別代表U_vS和U_zS的廣義逆；

S54：計(jì)算矩陣F_x、F_y、F_z前I個(gè)元素的主特征值向量Ψ_x、Ψ_y、Ψ_z

Ψ_x＝T_xF_xT_x^-1

Ψ_y＝T_yF_yT_y^-1

Ψ_z＝T_zF_zT_z^-1；

S55：利用求得的矩陣Ψ_x、Ψ_y、Ψ_z求解其對應(yīng)主對角線上的元素P_xi、P_yi和P_zi

P_xi＝diag(Ψ_x)，i＝1，K，I

P_yi＝diag(Ψ_y)，i＝1，K，I

P_zi＝diag(Ψ_z)，i＝1，K，I；

S56：根據(jù)求得的P_xi、P_yi和P_zi，求解類型參數(shù)α_i，橫向距離參數(shù)x_i、縱向距離參數(shù)y_i與垂直距離參數(shù)z_i；

S57：根據(jù)類型參數(shù)α_i，橫向距離參數(shù)x_i、縱向距離參數(shù)y_i與垂直距離參數(shù)z_i，利用最小二乘法，求得散射中心模型中的強(qiáng)度參數(shù)

式中，G＝[a₁，...，a_I]，

其中，G^H代表G的轉(zhuǎn)置，(G^HG)^-1代表矩陣G^HG的共軛轉(zhuǎn)置；

步驟S53中三維條件下置換矩陣E_xy、E_yz分別為

式中，表示Kronecker乘積，代表(q，l)位置上元素為1，其他位置上元素為0的Q×L矩陣，代表(l,p)位置上元素為1，其他位置上元素為0的L×P矩陣，代表(p,q)位置上元素為1，其他位置上元素為0的P×Q矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維GTD散射中心模型的散射中心點(diǎn)的參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于：步驟S1中所述的原目標(biāo)回波數(shù)據(jù)矩陣X^x大小為

PQL×(M-P+1)(N-Q+1)(K-L+1)，

且

式中，

其中，M/2≤P≤2M/3，N/2≤Q≤2N/3，K/2≤L≤2K/3；

表示目標(biāo)后向電磁散射回波，f_m＝f₀+mΔf，m＝1，2，...，M，f₀為起始頻率，Δf為步進(jìn)頻率，m代表頻率下標(biāo)，M代表總頻率個(gè)數(shù)；θ_n＝θ₀+nΔθ，n＝1，2，...，N，其中θ₀為起始方位角，Δθ為步進(jìn)方位角，n為方位角下標(biāo)，N代表總方位角個(gè)數(shù)；其中為起始俯仰角，為步進(jìn)俯仰角，k為俯仰角下標(biāo)，K為總俯仰角個(gè)數(shù)；nΔθ、分別為方位方向上的小轉(zhuǎn)角、俯仰方向上的小轉(zhuǎn)角。