[發(fā)明專利]一種基于稀疏貝葉斯學習的字典失配雜波空時譜估計方法

有效

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• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112415476B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設計）人: 章濤;孫剛;張亞娟
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S7/292;G06N7/00
• 代理公司: 天津諾德知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

1.一種基于稀疏貝葉斯學習的字典失配雜波空時譜估計方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)建立包含失配誤差的動態(tài)空時導向矢量的S1階段；所述的建立包含失配誤差的動態(tài)空時導向矢量的方法是首先將空時平面等間隔的劃分成若干網(wǎng)格點，構建初始空時導向矢量字典，然后利用二維一階泰勒級數(shù)展開形式表示失配誤差，建立動態(tài)空時導向矢量，為存在字典失配情況下的雜波空時功率譜稀疏貝葉斯估計做準備；具體包括：

1.1)設定：陣列天線由M個陣元組成，陣元間距d＝λ/2，λ為雷達工作波長；載機平臺高度為H，速度為v_p，且沿x軸運動；α為雜波散射點P與飛行方向間的夾角；θ和γ分別為俯仰角和方位角；為陣列軸線與飛行方向間的夾角；雷達在每個相干處理周期內(nèi)發(fā)射L個脈沖，脈沖重復頻率為f_r；

1.2)將空時平面劃分為N_s行N_d列的網(wǎng)格，其中，N_s＝ρ_sM,N_d＝ρ_dL,ρ_s和ρ_d分別稱為網(wǎng)格行劃分系數(shù)和列劃分系數(shù)，且ρ_s＞1,ρ_d＞1；網(wǎng)格上的點所對應的空時導向矢量集合表示為：

式(1)在稀疏恢復空時自適應處理中被稱為初始空時導向矢量字典，其中

空間導向矢量s_s,i(f_s,i)定義為：

s_s,i(f_s,i)＝[1 exp(j2πf_s,i) … exp(j2π(M-1)f_s,i)]^T (4)

時間導向矢量s_d,i(f_d,i)定義為：

s_d,i(f_d,i)＝[1 exp(j2πf_d,i) … exp(j2π(L-1)f_d,i)]^T (5)

其中，空間頻率f_s,i滿足：

多普勒頻率f_d,i滿足：

假設第i個雜波散射體對應的空時導向矢量為s(f_d,i,f_s,i)，當存在字典失配情況時，按照式(1)構建初始空時導向矢量字典Ψ，此時若Ψ中與s(f_d,i,f_s,i)最近的字典矢量為通過二維一階泰勒級數(shù)得到動態(tài)空時導向矢量Φ(f_d,i,f_s,i)：

其中，為初始空時導向矢量字典Ψ中與s(f_d,i,f_s,i)最近的字典矢量，和分別表示字典矢量對應的多普勒頻率和空間頻率，f_d,i和f_s,i分別表示第i個雜波散射體對應的多普勒頻率和空間頻率；

2)建立字典失配誤差修正后的雜波稀疏恢復模型的S2階段；所述的建立字典失配誤差修正后的雜波稀疏恢復模型的方法是首先利用字典失配誤差估計值修正初始空時導向矢量字典，得到修正后的空時導向矢量字典，然后利用修正后的空時導向矢量字典構建雜波稀疏恢復模型；為存在字典失配情況下的雜波空時功率譜稀疏貝葉斯估計做準備；具體包括：

2.1)估計初始空時導向矢量字典的失配誤差即空間頻率誤差Δf_s和多普勒頻率誤差Δf_d后，得到修正后的空時導向矢量字典Φ，即：

Φ(Δf_d,Δf_s)＝Ψ+Fdiag(Δf_d)+Gdiag(Δf_s) (9)

其中，Ψ為式(1)定義的初始空時導向矢量字典，

估計字典失配誤差進行修正后，K個雜波樣本數(shù)據(jù)的稀疏恢復可以表示為：

X＝Φ(Δf_d,Δf_s)A+N (14)

其中，X表示雜波樣本數(shù)據(jù)，Φ表示修正后的空時導向矢量字典，Δf_d和Δf_s分別表示字典的多普勒頻率誤差和空間頻率誤差，N為噪聲矩陣；

3)雜波信號的貝葉斯稀疏恢復和超參數(shù)期望最大化迭代估計的S3階段；所述的雜波信號的貝葉斯稀疏恢復和超參數(shù)期望最大化迭代估計的方法是在得到修正后的空時導向矢量字典的基礎上，構建雜波信號的貝葉斯稀疏恢復模型，并利用期望最大化方法對超參數(shù)及字典失配空間頻率誤差和多普勒頻率誤差進行迭代估計，直至達到設定的估計精度；為存在字典失配情況下的雜波空時功率譜稀疏貝葉斯估計做準備；

4)字典失配情況下的雜波空時譜估計的S4階段；所述的字典失配情況下的雜波空時譜估計的方法是利用修正后的空時導向矢量字典，重構雜波協(xié)方差矩陣，并估計雜波空時譜。