[发明专利]基于稀疏分析的成像雷达通道参数在线补偿方法

摘要

本发明公开一种基于稀疏分析的成像雷达通道参数在线补偿方法,主要解决现有雷达通道参数补偿方法不能完全补偿掉雷达通道参数的问题。其实现过程是：(1)对雷达回波信号进行预处理，获得频率域信号；(2)从频率域信号中截取在发射信号带宽内的有效信号；(3)根据有效信号，构建改进的基于L1范数约束的稀疏优化模型；(4)对稀疏优化模型进行交替迭代求解，不断更新其中的补偿矩阵和后向散射系数矩阵，得到最优补偿矩阵及最优后向散射系数矩阵，实现对雷达通道参数的在线补偿。本发明减少了距离维的散焦程度，能在稀疏成像过程中对雷达通道参数进行在线补偿，提高了成像质量，可用于为后续雷达目标识别提供清晰的图像。

主权项

1.一种基于稀疏分析的成像雷达通道参数在线补偿方法，包括如下步骤：(1)对雷达回波信号进行预处理，获得频率域信号：(1a)对雷达回波信号S∈C^N×M进行脉冲压缩及平动补偿，得到平动补偿后的雷达回波信号：S_r∈C^N×M，其中，C表示复数域，N表示每次脉冲一维距离像的采样点数，M表示雷达接收到的回波次数；(1b)对平动补偿后的雷达回波信号S_r按列分别作快速傅里叶变换FFT，得到频率域信号S_f，S_f∈C^N×M；(2)从频率域信号S_f中截取在发射信号带宽内的有效信号V，V∈C^Y×M，Y为有效信号V的行数，根据该有效信号V，构建如下改进的基于L1范数约束的稀疏优化模型：[B^,F^]=arg min{J(B,F)}=arg min{||V-B.×(W1FW2)||F2+λ||F||11}]]>其中，B为补偿矩阵，B∈C^Y×M，B＝B_frB_tm；B_fr是雷达通道参数的复列向量，B_fr∈C^Y×1，B_tm是平动补偿后残余初相误差的复行向量，B_tm∈C^1×M；.×表示矩阵点乘操作；W₁为左傅里叶基矩阵，W₁∈C^Y×Y；F为后向散射系数矩阵，F∈C^Y×M；W₂为右傅里叶基矩阵，W₂∈C^M×M；表示矩阵的F-范数的平方；表示矩阵的L1范数；λ为正则化参数，R₊表示非负实数域，λ的值可以根据实际成像效果进行调整，即人为调整λ的值以实现F-范数项与L1范数项之间的折中；J(B,F)为以补偿矩阵B和后向散射系数矩阵F为自变量的代价函数，分别为使代价函数J(B,F)取得最小值时的最优补偿矩阵及最优后向散射系数矩阵，(3)对上述稀疏优化模型进行交替迭代求解，得到最优补偿矩阵及最优后向散射系数矩阵实现对雷达通道参数的在线补偿：(3a)初始化：将雷达通道参数向量B_fr初始为Y维的全1列向量，记为表示第0代雷达通道参数向量；将残余初相误差向量B_tm初始为M维的全1行向量，记为表示第0代残余初相误差向量；将补偿矩阵B初始为全1的Y×M维矩阵，记为B⁰，表示第0代补偿矩阵；将后向散射系数矩阵F初始为全1的Y×M维矩阵，记为F⁰，表示第0代后向散射系数矩阵；设初始迭代次数n＝1；(3b)循环：(3b1)固定第n-1代补偿矩阵B^n-1，将第n-1代后向散射系数矩阵F^n-1更新为第n代后向散射系数矩阵Fⁿ；(3b2)固定第n代后向散射系数矩阵Fⁿ，将第n-1代补偿矩阵B^n-1更新为第n代补偿矩阵Bⁿ；(3b3)根据更新前后的后向散射系数矩阵及补偿矩阵，分别计算后向散射系数矩阵变化因子α、补偿矩阵变化因子β，及其总变化因子η：α=||Fn-Fn-1||F2||Fn-1||F2,]]>β=||Bn-Bn-1||F2||Bn-1||F2,]]>η＝αβ；(3b4)判断总变化因子η是否小于停止阈值δ＝10^-12，若是，则将第n代补偿矩阵Bⁿ及第n代后向散射系数矩阵Fⁿ分别赋值给最优补偿矩阵及最优后向散射系数矩阵停止循环；否则，进一步判断迭代次数n是否大于迭代次数最大值E＝300，若是，则将第n代补偿矩阵Bⁿ及第n代后向散射系数矩阵Fⁿ分别赋值给最优补偿矩阵及最优后向散射系数矩阵停止循环；否则，将迭代次数n更新为n+1，返回步骤(3b1)。