一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法与流程

专利2026-09-21  11


本发明涉及雷达领域,特别是一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法。


背景技术:

1、捷变频雷达因其优越的抗干扰性能和距离高分辨能力而得到了广泛的应用。由于载频的随机性所引入的高旁瓣,传统方法难以用于多目标场景下的捷变频雷达目标检测。压缩感知利用雷达观测场景的稀疏性,可以同时对多个目标完成距离-多普勒重构。然而,压缩感知往往需要预先得知目标的个数,而实际工程中往往难以获得这一先验信息。不仅如此,非网格点(off-grid)目标的存在也会导致压缩感知算法性能的下降,降低雷达的检测概率。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法,解决压缩感知往往需要预先得知目标的个数,而实际工程中往往难以获得这一先验信息。不仅如此,非网格点(off-grid)目标的存在也会导致压缩感知算法性能的下降,降低雷达的检测概率的问题。

2、一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法,所述方法包括:

3、步骤1、获取感知矩阵φ,回波y以及每次迭代时的虚警率pf;

4、步骤2、根据感知矩阵φ,回波y,初始化残差r0、索引集合q0及重构矩阵φt;

5、步骤3、将当前残差分别通过匹配滤波器1、匹配滤波器2,得到匹配滤波器1的输出at(j)、匹配滤波器2的输出bt(j);

6、步骤4、对at(j)进行索引选择,得到目标粗位置,对bt(j)进行索引选择,得到目标细位置;

7、步骤5、迭代后得目标粗位置集合λt,目标细位置集合it和目标向量矩阵φt;

8、步骤6、根据目标粗位置集合λt,目标细位置集合it和目标向量矩阵φt,得到目标散射中心向量xt;

9、步骤7、根据所述目标散射中心向量xt,更新残差,并迭代执行步骤2-7,直到进行恒虚警检测,匹配滤波2输出bt(j)最大值小于预设门限,则将最终得到的目标散射中心向量xt输出,根据所述目标散射中心向量xt得到多目标检测结果。

10、在一个实施例中,所述根据感知矩阵φ,回波y,初始化残差r0、索引集合q0及重构矩阵φt包括:

11、初始化残差r0=y,索引集合重构矩阵为迭代计数器t=1,是空集合。

12、在一个实施例中,所述匹配滤波器1的输出at(j)表示为公式(1);

13、

14、rt-1表示,当上一次迭代的残差,表示感知矩阵φ中的第j个原子,j为自然数。

15、在一个实施例中,所述匹配滤波器2的输出bt(j)表示为:

16、

17、ψ表示第二层匹配滤波器,表示步进长度,t表示迭代计数。

18、在一个实施例中,所述对at(j)进行索引选择,得到目标粗位置,表示为公式(3);

19、λt=argmaxj|at(j)|……公式(3);

20、λt表示目标粗位置。

21、在一个实施例中,所述对bt(j)进行索引选择,得到目标细位置,表示为公式(4):

22、μt=argmaxj|bt(j)|……公式(4);

23、μt表示目标细位置。

24、在一个实施例中,所述目标粗位置集合λt表示为λt=[λt-1,λt],

25、λt-1表示上一次迭代的目标粗位置集合。

26、在一个实施例中,所述目标细位置集合it表示为it=[it-1,μt],it-1表示上一次迭代的目标细位置集合。

27、在一个实施例中,所述目标向量矩阵φt表示为φt=[φt-1,ψj],φt-1表示上一次迭代的目标向量矩阵

28、在一个实施例中,所述根据目标粗位置集合λt,目标细位置集合it和目标向量矩阵φt,得到目标散射中心向量xt包括:通过公式(5)得到目标散射中心向量xt

29、xt=argminx||v-φt||2

30、v表示目标延雷达径向照射方向以恒定速度v做匀速直线运动,||·||2是2范数。

31、本发明提出了一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法,是自适应-双滤波器-正交匹配追踪算法(adaptive two matched filters orthogonal matchingpursuit,a-tmf-omp)。新算法在omp中引入恒虚警(constant false alarm rate)门限,对目标数量有自适应能力。同时,该方法在迭代过程中采用双层匹配滤波器的结构,完成了对于非网格点目标的距离-速度联合估计。理论分析和仿真结果证明a-tmf-omp在检测能力、抑制虚警和收敛速度三个方面具备优势。



技术特征:

1.一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据感知矩阵φ,回波y,初始化残差r0、索引集合q0及重构矩阵φt包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述匹配滤波器1的输出at(j)表示为公式(1);

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述匹配滤波器2的输出bt(j)表示为:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对at(j)进行索引选择,得到目标粗位置,表示为公式(3);

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述对bt(j)进行索引选择,得到目标细位置,表示为公式(4):

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述目标粗位置集合λt表示为λt=[λt-1,λt],λt-1表示上一次迭代的目标粗位置集合。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述目标细位置集合it表示为it=[it-1,μt],it-1表示上一次迭代的目标细位置集合。

9.权利要求8所述的方法,其特征在于,所述目标向量矩阵φt表示为φt=[φt-1,ψj],φt-1表示上一次迭代的目标向量矩阵。

10.权利要求9所述的方法,其特征在于,所述根据目标粗位置集合λt,目标细位置集合it和目标向量矩阵φt,得到目标散射中心向量xt包括:通过公式(5)得到目标散射中心向量xt


技术总结
本发明公开了一种基于压缩感知的捷变频雷达多目标检测方法,提首先引入了速度容限和距离容限来衡量非网格点目标对压缩感知算法的影响。在此基础上,本研究提出了双层匹配滤波器的结构,通过前层匹配滤波器的粗略搜索和后层匹配滤波器的精确搜索,完成了非网格目标的距离-多普勒二维重构。为了使算法具备自适应能力,本文借鉴分段正交匹配追踪中(Stagewise Orthogonal Matching Pursuit,StOMP)的阈值化方法,在双层匹配滤波器的结构中引入恒虚警门限。仿真结果证实了新方法的有效性。

技术研发人员:孙德泽
受保护的技术使用者:北京遥感设备研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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