一种基于OMP与DPL1算法的雷达距离超分辨计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于OMP与DPL1算法的雷达距离超分辨计算方法，属于雷达信号处理技术领域。本发明专利技术包括：对雷达的回波信号进行脉冲压缩，确定群目标雷达信号段；对群目标雷达信号段进行频率去斜处理，得到单频信号；利用正交匹配跟踪算法对单频信号进行分辨，得到目标的粗略频点位置；利用动态参数L1正则化算法对得到的频点位置进一步超分辨处理，得到群目标雷达信号的精确频点位置；根据群目标雷达信号的频点位置确定雷达距离。与传统的脉冲压缩处理算法相比，本发明专利技术的雷达距离超分辨算法分辨的效果可以提高1倍以上，与单一的正交匹配跟踪算法相比，本发明专利技术显著降低了雷达距离超分辨处理的误差。处理的误差。处理的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OMP与DPL1算法的雷达距离超分辨计算方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及基于正交匹配跟踪(OMP)与动态参数L1 正则化算法(DPL1)的雷达距离超分辨计算方法。

技术介绍

[0002]常规处理情况下雷达距离分辨率取决于雷达所发射的基带信号带宽。在日常的分辨场景 中，存在密集多目标或者单个扩展目标，包括飞行器编队飞行形成的编队目标，车辆、船舶 形成的目标群，客机等较大型目标回波在距离向扩展等。如何分辨处间距较小的群目标，或 者分离处遮蔽目标，或者对目标特征进行有效识别，这对目标进行追踪或任务调度具有重要 的价值和意义。为此，在现有雷达测量精度条件下(或者基于现有雷达装备下)，研究具有更 高雷达距离分辨率的超分辨信号处理算法具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决雷达距离分辨率处理的问题，提出了一种基于正交匹配跟踪与 动态参数L1正则化算法的雷达距离超分辨计算方法。
[0004][0005][0006]本专利技术的技术方案是：一种基于正交匹配跟踪与动态参数L1正则化算法的雷达距离超分 辨计算方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1，对雷达的回波信号进行脉冲压缩，确定群目标雷达信号段；
[0008]步骤S2，对群目标雷达信号段进行频率去斜处理，得到单频信号；
[0009]步骤S3，利用正交匹配跟踪算法对单频信号进行分辨，得到目标的第一频点位置；
[0010]步骤S4，利用动态参数L1正则化算法对得到的第一频点位置进行超分辨处理，得到群 目标雷达信号的第二频点位置；
[0011]步骤S5，根据群目标雷达信号的第二频点位置确定雷达距离。
[0012]与传统的脉冲压缩处理算法相比，本专利技术得到的雷达距离超分辨算法分辨的效果可以提 高1倍以上，与单一的正交匹配跟踪算法相比，本专利技术显著降低了分辨误差。
[0013]进一步地，步骤S1中，对雷达的回波信号进行脉冲压缩包括：
[0014]步骤S11，将线性调频信号作为雷达的发射信号
[0015]步骤S12，根据雷达的发射信号确定雷达的接收基带回波信号
[0016]步骤S13，对雷达的发射信号和接收基带回波信号进行卷积。
[0017]基于上述对雷达的回波信号进行脉冲压缩方式，可以对回波信号进行脉冲压缩可以初步 判断是否存在目标以及群目标回波所在的粗略位置，为避免截取的信号段中只含有噪声导致 超分辨不准确的情况。
[0018]进一步的，步骤S13中，对雷达的发射信号和接收基带回波信号进行卷积
的计 算公式为：
[0019][0020]其中，表示脉冲压缩后的雷达回波信号，A1为脉压后的信号幅度，sinc(
·
)表示辛 格函数运算，B表示发射信号的带宽，表示快时间，R0表示目标与雷达的径向距离，C
v
表 示光速。
[0021]进一步地，步骤S2包括：
[0022]步骤S21，基于群目标雷达信号段，利用雷达的发射信号构建参考信号
[0023]步骤S22，将参考信号和接收基带回波信号共轭相乘，得到去斜处理后的单频 信号
[0024]本专利技术通过频率去斜率处理，将信号转化为单频信号，也将测距转化为测频率，提升了 正交匹配跟踪与动态参数L1正则化算法对雷达信号的适应能力。
[0025]进一步地，步骤S21中，参考信号的计算公式为：
[0026][0027]其中，exp(
·
)表示指数运算，j表示虚数，μ表示线性调频信号的调频斜率，R
ref
表示参 考信号对应的距离，C
v
表示光速。
[0028]步骤S22中，单频信号的计算公式为：
[0029][0030]其中，rect(
·
)表示门函数运算，t0＝2R0/C
v
，δ＝2(R
ref
‑
R0)/C
v
，φ0＝
‑
2πμt0δ
‑
πμδ2为 常数相位项，δ表示参考信号相对于距离R0处回波信号的延迟时间。
[0031]进一步地，步骤S3包括：
[0032]步骤S31，定义步骤S2得到的单频信号为观测值y，目标个数为K，初始化字典矩阵A， 残差r0＝y，正交投影矩阵子空间索引集合系数向量z＝0；
[0033]步骤S32，计算并将i放入到集合S中，即S∪{i}，其中A
i
表示字典矩 阵A的第i列，r
k
表示第k次得到的残差，初始值为r0；
[0034]步骤S33，计算并更新残差r
k
＝y
‑
P
k
y，其中P
k
表示第k次得到的 正交投影矩阵，A
S
是由A
i
(i∈S)所构成的矩阵；
[0035]步骤S34，重复S32到S33的步骤K次；
[0036]步骤S35，计算得到系数向量z中相应位置为S的元素的值z
S
，其中 z
S
表示z
i
(i∈S)；从而得到最终的系数向量z。
[0037]即本专利技术利用正交匹配跟踪算法对原信号频点进行粗略估计，以获得第一频点位
置。
[0038]进一步地，步骤S4包括：
[0039]步骤S41，根据S3得到的第一频点位置，将网格截断为字典矩阵 y
t
为观测值，此时系数向量为υ(f
(i)
)；
[0040]步骤S42，计算f
(i)
处的当前梯度方向i表示计算次数；
[0041]步骤S43，通过求解υ(f)＝(A
*
(f
(i)
)A(f
(i)
))
‑1A
*
(f
(i)
)y
t
计算系数υ(f
(i+1)
)；
[0042]步骤S44，如果满足尺寸收缩标准(DSC)，则减少A(f
(i)
)的当前维度，否则，保持尺寸 不变；
[0043]步骤S45，当不满足条件||d||2≤δ时，(其中δ是容许的误差)则基于当前得到的υ(f
(i+1)
) 中最大的峰值对应的频点得到f
(i+1)
，令迭代次数i自增1后，返回步骤S42；
[0044]否则结束迭代，将最近得到的υ(f
(i+1)
)中最大的峰值对应的频点作为目标的归一化频点 (相对采样频率f
s
)，得到K个归一化频点，记为：即得到第二频点位置。
[0045]进一步地，步骤S42中，f
(i)
处的当前梯度方向的计算方式为：
[0046][0047]其中，ε＝||η<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OMP与DPL1算法的雷达距离超分辨计算方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1，对雷达的回波信号进行脉冲压缩，确定群目标雷达信号段；步骤S2，对群目标雷达信号段进行频率去斜处理，得到单频信号；步骤S3，利用正交匹配跟踪算法对单频信号进行分辨，得到目标的第一频点位置；步骤S4，利用动态参数L1正则化算法对得到的第一频点位置进行超分辨处理，得到群目标雷达信号的第二频点位置；步骤S5，根据群目标雷达信号的第二频点位置确定雷达距离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，对雷达的回波信号进行脉冲压缩包括：步骤S11，将线性调频信号作为雷达的发射信号步骤S12，根据雷达的发射信号确定雷达的接收基带回波信号步骤S13，对雷达的发射信号和接收基带回波信号进行卷积，得到脉冲压缩后的雷达回波信号3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S13中，雷达回波信号的计算公式为：其中，A1表示脉压后的信号幅度，sinc(
·
)表示辛格函数运算，B表示发射信号的带宽，表示快时间，R0表示目标与雷达的径向距离，C
v
表示光速。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：步骤S21，基于群目标雷达信号段，利用雷达的发射信号构建参考信号步骤S22，将参考信号和接收基带回波信号共轭相乘，得到去斜处理后的单频信号5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S21中，参考信号的计算公式为：其中，exp(
·
)表示指数运算，j表示虚数，μ表示线性调频信号的调频斜率，R
ref
表示参考信号对应的距离，C
v
表示光速。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：步骤S31，定义步骤S2得到的单频信号为观测值y，目标个数为K，初始化字典矩阵A，残差r0＝y，正交投影矩阵子空间索引集合系数向量z＝0；步骤S32，计算并将i放入到集合S中，即S∪{i}，其中A
i
表示字典矩阵A的第i列，r
k
表示第k次计算的残差；
步骤S33，计算当前的正交投影矩阵并更新残差r
k
＝y
‑
P
k
y，其中矩阵A
S
是由A
i
所构成的矩阵，且i∈S；步骤S34，重复步...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建蜀，陈岁新，于昕凝，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：