本發(fā)明的精 神和范圍。該樣，倘若本發(fā)明的該些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含該些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
[0204] 對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)單描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某 些步驟可W采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描 述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所設(shè)及的動(dòng)作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。
[0205] 本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與 其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0206] 本發(fā)明可W在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一股上下文中描述，例如程序 模塊。一股地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對(duì)象、組 件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可W在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本發(fā)明，在該些分布式計(jì)算環(huán)境中，由 通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可W 位于包括存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0207] 最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來將 一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示該些實(shí)體或操作 之間存在任何該種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"或者其任何其他變體 意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括 那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為該種過程、方法、商品或 者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句"包括一個(gè)……"限定的要素，并 不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[020引W上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于矩陣1范數(shù)擬合的陣元誤差估計(jì)方法，進(jìn)行了詳 細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，W上實(shí)施例的說 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核屯、思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一股技術(shù)人員，依據(jù) 本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不 應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于矩陣1范數(shù)擬合的陣元誤差估計(jì)方法，其特征在于，包括： 建立帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型，所述帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型包括 陣元誤差矩陣、雜波空時(shí)導(dǎo)向矢量矩陣和雜波復(fù)幅度矢量的乘積； 根據(jù)所述帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型建立雜波數(shù)據(jù)矩陣作為雜波數(shù)據(jù)第一矩 陣，所述雜波數(shù)據(jù)第一矩陣包括陣元誤差矩陣、雜波空時(shí)導(dǎo)向矢量矩陣和雜波復(fù)幅度矢量 矩陣的乘積； 計(jì)算空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣，并依據(jù)所述空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣重構(gòu)雜波數(shù)據(jù)矩陣作 為雜波數(shù)據(jù)第二矩陣，所述雜波數(shù)據(jù)第二矩陣包括雜波空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣和待估計(jì)的 雜波復(fù)幅度矩陣的乘積； 將所述雜波數(shù)據(jù)第二矩陣轉(zhuǎn)換為塊稀疏優(yōu)化問題，采用稀疏恢復(fù)算法估計(jì)所述待估計(jì) 的雜波復(fù)幅度矩陣，得到估計(jì)后的雜波復(fù)幅度矩陣，將所述估計(jì)后的雜波復(fù)幅度矩陣代入 所述雜波數(shù)據(jù)第二矩陣得到重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)； 依據(jù)所述帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型對(duì)所述重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到 雜波數(shù)據(jù)第三矩陣； 將所述雜波數(shù)據(jù)第三矩陣轉(zhuǎn)換為稀疏矩陣擬合的優(yōu)化問題，通過矩陣的1范數(shù)擬合實(shí) 際的量測(cè)數(shù)據(jù)與所述重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)以估計(jì)所述陣元誤差矩陣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào) 模型，包括： la) 設(shè)置雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，接收回波數(shù)據(jù)，所述回波數(shù)據(jù)包括雜波分量和噪聲分量；機(jī)載 脈沖多普勒雷達(dá)在一個(gè)相干處理間隔內(nèi)發(fā)射M個(gè)脈沖，脈沖重復(fù)頻率為1。雷達(dá)工作波長(zhǎng) 為A。陣列為由N個(gè)陣元組成的等距線陣，陣元間距為d。載機(jī)速度為V，載機(jī)高度為h; lb) 將所述雷達(dá)在每個(gè)距離單元接收的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)表示出來，雷達(dá)在每個(gè)距離單元 接收的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)為X=xjx。，其中，1"表示噪聲分量，X。表示雜波分量； 1C)對(duì)應(yīng)于單個(gè)雜波距離環(huán)，所述雷達(dá)接收的所述雜波分量的信號(hào)形式為其中，N。為雜波數(shù)目，i表示雜波的計(jì)數(shù)，a 雜波的復(fù)幅度矢量，ViS雜波的空時(shí)導(dǎo) 向矢量； ld) 將考慮陣元誤差后的陣列空域?qū)蚴噶勘硎境鰜恚紤]陣元誤差后的陣列空域?qū)? 向矢量為A=vs ，其中〇表示Hadamard積，％為陣元誤差矢量，對(duì)應(yīng)的信號(hào)模型為其中，Yi為陣元幅度誤差，0i為陣元相位誤差； le) 帶有陣元誤差對(duì)雜波信號(hào)調(diào)制的修正雜波信號(hào)為其中夕=2?&為錐削矢量，表示陣元誤差對(duì)雜波信號(hào)的調(diào)制；將所述修正雜波信號(hào)表 示為矩陣形式，建立的帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型為x =TV a c c c 其中，T表示陣元誤差矩陣，T=diag(t)，diag( ?)表示矢量對(duì)角化函數(shù)， ，…，為雜波空時(shí)導(dǎo)向矢量矩陣，其為一個(gè)NMXN。的矩陣。^ =^，》2，一.\] 為雜波復(fù)幅度矢量，其為一個(gè)N。XI的矢量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣，并依據(jù) 所述空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣重構(gòu)雜波數(shù)據(jù)矩陣作為雜波數(shù)據(jù)第二矩陣，包括： 3a)將雜波所處的角度多普勒二維平面離散化，多普勒頻率與空域頻率對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格數(shù) 目分別為Nd、Ns，得到一組空時(shí)二維頻率點(diǎn)集為Wd,肩 ws,i為搜索網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的歸一化多普勒頻率和歸一化空間頻率，i表示二維頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)，i= 1，…，NsNd; 3b)依據(jù)所述空時(shí)二維頻率點(diǎn)集計(jì)算出離散化后的空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣為其中，f為匪XNsNd的矩陣； 3c)雜波信號(hào)為多個(gè)獨(dú)立的雜波散射體響應(yīng)分量疊加而成，因此，重構(gòu)的雜波數(shù)據(jù)矩 陣，即所述雜波數(shù)據(jù)第二矩陣表示為其中，夂=[、，???.為重構(gòu)的雜波數(shù)據(jù)矩陣；A?a'」為待估計(jì)的雜波復(fù)幅 度矩陣，其4 =[名4…(k= 1，…，K，K為樣本數(shù)目）。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述雜波數(shù)據(jù)第二矩陣轉(zhuǎn)換為塊 稀疏優(yōu)化問題，采用稀疏恢復(fù)算法估計(jì)所述待估計(jì)的雜波復(fù)幅度矩陣，包括： 4a)利用雜波在空時(shí)二維平面的稀疏特性求解待估計(jì)的雜波復(fù)幅度矩陣i,對(duì)應(yīng)的優(yōu) 化問顆為式中入為規(guī)則化參數(shù)，X= [Xl，…，XJT為量測(cè)的數(shù)據(jù)矩陣，|卜| | 2>1表示1 2>1范數(shù)， 具體形式為其中，為i的第i行矢量； 4b)所述優(yōu)化問題為一個(gè)塊稀疏問題，采用凸松弛的方法求解，將所述優(yōu)化問題重新表 示為其中，P、q為輔助變量； 對(duì)上式進(jìn)一步展開為其中，r為輔助矢量； 上式為一個(gè)凸優(yōu)化問題，采用凸優(yōu)化工具軟件直接求解所述待估計(jì)的雜波復(fù)幅度矩 陣。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)所述步驟3b)的進(jìn)一步改進(jìn)在于： 先對(duì)回波數(shù)據(jù)做加權(quán)2維傅立葉變換，其形式為 ^k=l其中，pb為加權(quán)傅立葉譜，twS加權(quán)窗系數(shù)，i為二維頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)，雜波的空時(shí)導(dǎo) 向矢量，H表示共軛轉(zhuǎn)置； 通過加權(quán)傅立葉變換得到一個(gè)低分辨率的雜波譜，進(jìn)行門限檢測(cè)得到雜波區(qū)域占據(jù)的 網(wǎng)格，根據(jù)所述網(wǎng)格可以得到一個(gè)新的搜索矩陣f,其為I?的一個(gè)子集，將歹代入所述步驟 4b)中。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù) 信號(hào)模型對(duì)所述重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到雜波數(shù)據(jù)第三矩陣，包括： 依據(jù)所述帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型建立修正的雜波重構(gòu)信號(hào)模型，其形式為其中，f表示陣元誤差矩陣，# =dklg(f),f= 為待估計(jì)的錐削矢量。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將所述雜波數(shù)據(jù)第三矩陣轉(zhuǎn)換為稀 疏矩陣擬合的優(yōu)化問題，通過矩陣的1范數(shù)擬合實(shí)際的量測(cè)數(shù)據(jù)與所述重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù) 以估計(jì)所述陣元誤差矩陣，包括： 6a)通過矩陣的1范數(shù)擬合實(shí)際的量測(cè)數(shù)據(jù)與所述重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)來估計(jì)<，對(duì)應(yīng) 的目標(biāo)函數(shù)為其中，II?I|廣示表示矩陣的1范數(shù)，X=[Xi，…，Xk]T為量測(cè)的數(shù)據(jù)矩陣，f表示 陣元誤差矩陣； 6b)將上式展開為6c)根據(jù)矩陣范數(shù)的性質(zhì)，得到其中，m為矩陣r行的維數(shù)； 所述5b)等效表示為利用輔助變量，將上式表示為其中，t為輔助變量，k表示樣本數(shù)； 6d)上式為一個(gè)凸優(yōu)化問題，采用凸優(yōu)化工具軟件CVX直接求解陣元誤差矩陣。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于矩陣1范數(shù)擬合的陣元誤差估計(jì)方法，以提高基于空時(shí)自適應(yīng)處理的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)與定位性能。包括：建立帶有陣元誤差的雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型；根據(jù)所述雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型建立雜波數(shù)據(jù)矩陣作為雜波數(shù)據(jù)第一矩陣；計(jì)算空時(shí)導(dǎo)向矢量字典矩陣并以此重構(gòu)雜波數(shù)據(jù)矩陣作為雜波數(shù)據(jù)第二矩陣；采用稀疏恢復(fù)算法估計(jì)待估計(jì)的雜波復(fù)幅度矩陣，得到估計(jì)后的雜波復(fù)幅度矩陣并代入雜波數(shù)據(jù)第二矩陣得到重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)；依據(jù)所述雜波數(shù)據(jù)信號(hào)模型對(duì)重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到雜波數(shù)據(jù)第三矩陣；通過矩陣的1范數(shù)擬合實(shí)際的量測(cè)數(shù)據(jù)與重構(gòu)后的雜波數(shù)據(jù)以估計(jì)陣元誤差矩陣。提高了基于空時(shí)自適應(yīng)處理的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)與定位性能。
【IPC分類】G01S7/41
【公開號(hào)】CN104950297
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510359632
【發(fā)明人】王彤, 姜磊, 杜婭杰
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日