[发明专利]一种基于瞬时自相关矩阵稀疏分解的OTHR机动目标参数估计方法

权利要求书

1.一种基于瞬时自相关矩阵稀疏分解的天波超视距雷达OTHR机动目标参数估计方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：对采样的回波信号进行海杂波抑制处理：

定义s(n)表示目标信号，w(n)表示杂波，其中s(n)由J个匀速目标a(n)和K个机动目标e(n)组成，则回波信号y(n)＝s(n)+w(n)＝a(n)+e(n)+w(n)，n＝1,2,...N，N为采样点数；

抑制掉海杂波后，回波信号为：

其中，A_J表示J个匀速目标的回波幅度，A_k表示第k个机动目标的回波幅度，v_J表示J个匀速目标的速度，v_k表示第k个机动目标的速度，j表示虚数单位，n表示信号采样点，ΔT表示雷达脉冲重复间隔，f₀表示雷达载波频率，c表示光速；

步骤2：基于海杂波抑制后的回波信号构造大小为N×N的瞬时自相关矩阵D：

若机动目标数为1，则基于下述方式构造瞬时自相关矩阵D：

根据第n+m个和第n-m个采样点的回波信号y(n+m)和y(n-m)的值，设置矩阵D的第m+1行第n列的元素值D(m+1,n)为：

其中，信号采样点标识符n＝1,2,…N，N为采样点数，m＝{-τ,-τ+1,…,τ}，τ＝min(n-1,N-n)，上标符号(·)^T表示矩阵转置；

并将矩阵D中非D(m+1,n)的元素的值设置为0；

若机动目标数大于1，则基于下述方式构造瞬时自相关矩阵D：

根据公式设置矩阵D的第m+1行第n列的元素值D(m+1,n)为：D(m+1,n)＝g(θ)h(m)y(n-θ+m)y(n-θ-m)，其中y(·)表示对应采样点的回波信号，g(θ)、h(m)为平滑函数：

并将矩阵D中非D(m+1,n)的元素的值设置为0；

步骤3：根据公式min_A,E||A||_*+λ||E||₁，s.t D＝A+E对瞬时自相关矩阵D进行稀疏和低秩分解，得到低秩矩阵A和稀疏矩阵E，其中||·||_*表示矩阵的核范数，||·||₁表示矩阵的L₁范数，λ表示权衡稀疏性和低秩性的参数，且λ＞0；

其中，对瞬时自相关矩阵D进行稀疏和低秩分解包括下列步骤：

参量初始化步骤：初始化第二迭代次数k＝0，初始化参量Y₀和μ₀，其中的初始值分别为矩阵D第一次分解得到低秩矩阵A、稀疏矩阵E，Y₀为N个采样点的回波信号y(n)构成的回波信号矩阵Y，惩罚因子的初始值μ₀＞0；

第一迭代更新步骤：

初始化参量参量第一迭代次数j＝0；

迭代更新参量和

更新j＝j+1，并继续迭代更新参量和直到满足第一迭代收敛条件，当第一迭代收敛时，令参量并执行第二迭代更新步骤；

第二迭代更新步骤：

迭代更新Y_k+1和μ_k+1：

其中，ρ为大于1的常数，ε为预设阈值；

迭代更新参量和

判断是否满足第二迭代收敛条件，若是，则将和作为瞬时自相关矩阵D进行稀疏和低秩分解的分解结果；否则更新k＝k+1后继续执行第一迭代更新步骤；

步骤4：对矩阵E做霍夫变换，基于变换域上的峰值位置(ρ₀,θ₀)计算对应机动目标的运动参数v₁和v₂：其中v₁表示速度，v₂表示加速度，ρ₀表示距离，θ₀表示角度，ΔT表示脉冲重复周期，

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二迭代收敛条件为第二迭代次数达到预设上限或

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预设阈值ε的优选取值为ε＝10^-7。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一迭代收敛的收敛条件为第一迭代次数达到预设上限或其中ε₁为预设阈值。