[發(fā)明專利]一種基于雙正交匹配追蹤的散射中心參數(shù)反演方法

有效

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• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112748412B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 邢笑宇;霍超穎;滿良;朱晨曦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

本發(fā)明涉及一種基于雙正交匹配追蹤的散射中心參數(shù)反演方法及計算機可讀存儲介質(zhì)，該方法包括：劃分散射中心模型位置參數(shù)網(wǎng)格；GTD模型稀疏表征；設置雙正交匹配追蹤門限；初始化參數(shù)；更新迭代次數(shù)；稀疏基正交化；稀疏基歸一化；計算元素索引；更新索引矩陣和支撐集矩陣；估計稀疏系數(shù)向量；更新殘差向量；判斷是否滿足收斂條件；輸出索引矩陣和稀疏系數(shù)向量。本發(fā)明提供的方法可準確估計相鄰散射中心的GTD模型參數(shù)，可應用于目標基本結(jié)構(gòu)反演與自動目標識別。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及雷達信號處理技術(shù)領域，尤其涉及一種基于雙正交匹配追蹤的散射中心參數(shù)反演方法、計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

散射中心參數(shù)反演，是基于目標的散射中心模型，進行散射中心各參數(shù)的估計，所得的主要參數(shù)包括散射中心位置、類型參數(shù)等，可用于了解目標的精細幾何結(jié)構(gòu)。GTD(幾何繞射)模型是一種常用的散射中心模型，它將散射中心的頻率依賴性表達為半整數(shù)指數(shù)的冪次函數(shù)形式，且頻率依賴因子與目標散射中心的幾何結(jié)構(gòu)相對應，能夠提供豐富的目標結(jié)構(gòu)信息，受到學者們的廣泛重視。

在GTD模型的參數(shù)反演方面，目前較為熱門的方法為稀疏優(yōu)化方法，這類方法通過引入稀疏先驗，能夠消除模型參數(shù)反演的不適定性。其中，正交匹配追蹤由于具有較低的計算復雜度，尤其常用于GTD模型的參數(shù)反演問題。然而，當散射中心之間的位置相距較近時，其對應的原子具有高度相關(guān)性，當一個原子被選入支撐集后，相當于待選原子的一部分相似成分也被加入到支撐集中，這會對后面原子的選擇產(chǎn)生負面影響，進而影響參數(shù)反演精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述至少一部分不足之處，提供一種基于雙正交匹配追蹤的散射中心參數(shù)反演方法，以解決傳統(tǒng)正交匹配方法估計相鄰散射中心參數(shù)時估計精度不足的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于雙正交匹配追蹤的散射中心參數(shù)反演方法，包括如下步驟：

S1、根據(jù)目標先驗信息，劃分散射中心模型位置參數(shù)網(wǎng)格；

S2、根據(jù)位置參數(shù)網(wǎng)格，確定GTD模型稀疏表征；

S3、基于GTD模型稀疏表征，設置雙正交匹配追蹤門限；

S4、初始化參數(shù)，包括初始化殘差向量、索引矩陣、稀疏基矩陣、支撐集矩陣以及迭代次數(shù)；

S5、更新迭代次數(shù)；

S6、對上一次迭代的稀疏基矩陣進行正交化操作，使已選原子與待選原子去相關(guān)；

S7、對步驟S6得到的、正交化后的稀疏基矩陣的每一列進行歸一化操作；

S8、基于步驟S7得到的、歸一化后的稀疏基矩陣，計算元素索引；

S9、根據(jù)計算得到的元素索引，更新索引矩陣和支撐集矩陣；

S10、根據(jù)更新的支撐集矩陣，估計稀疏系數(shù)向量；

S11、根據(jù)稀疏系數(shù)向量，更新殘差向量；

S12、根據(jù)更新的殘差向量和雙正交匹配追蹤門限，判斷是否滿足收斂條件；若滿足條件，則停止迭代，否則返回步驟S5；

S13、輸出索引矩陣和稀疏系數(shù)向量。

優(yōu)選地，所述步驟S1中劃分散射中心模型位置參數(shù)網(wǎng)格時，已知目標的長度不大于L，雷達的分辨率為Δ_r，則目標的位置參數(shù)網(wǎng)格向量范圍為-L/2～L/2，網(wǎng)格間距為Δ_r，記為位置參數(shù)網(wǎng)格向量r＝-L/2:Δ_r:L/2，設r的維數(shù)為Q，r_q為r的第q個元素，q＝1,...,Q。

優(yōu)選地，所述步驟S2中確定GTD模型稀疏表征時，一維GTD模型表達式為：