[发明专利]一种微粗糙目标的散射中心参数反演方法及装置

说明书

本发明涉及一种微粗糙目标的散射中心参数反演方法及装置，用于解决现有参数化模型无法准确表征微粗糙目标的电磁散射特性及反演特征参数的问题。一具体实施方式包括：微粗糙表面目标GTD模型的解析形式构建；基于微粗糙表面GTD模型构建稀疏表达式；设置双正交匹配追踪门限；初始化参数；更新迭代次数；稀疏基正交化；稀疏基归一化；计算元素索引；更新索引矩阵和支撑集矩阵；估计稀疏系数向量；更新残差向量；判断是否满足收敛条件；输出索引矩阵和稀疏系数向量。本发明能够准确估计微粗糙目标的散射中心的GTD模型参数及粗糙度参数，适用于微粗糙目标特征提取，还可以应用于微粗糙目标的基本结构反演与自动识别。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种微粗糙目标的散射中心参数反演方法及装置。

背景技术

GTD(Geometrical Theory of Diffraction，几何绕射理论)模型是一种描述高频电磁散射机理的数学模型，它具有形式简约、参数可解耦，蕴含目标结构信息等优点。

但是，GTD模型的形式仅适用于光滑目标的特征提取。对于微粗糙目标，由于其相干散射与目标粗糙度有关，现有的GTD模型将不再适用。目前，还没有专门针对微粗糙目标的电磁散射机理统一表征模型，因此，亟需构建新的模型解析形式。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：现有参数化模型无法准确表征微粗糙目标的电磁散射特性及反演特征参数，缺少针对微粗糙目标的电磁散射机理统一表征模型。针对现有技术中的缺陷，提供了一种微粗糙目标的散射中心参数反演方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微粗糙目标的散射中心参数反演方法，包括以下步骤：

S1、构建微粗糙目标GTD模型；其中，微粗糙目标GTD模型的表达式为S(k_n)为雷达回波信号；k_n为波数，n＝1,2,…,N，N是雷达频率采样点数；m＝1,2,…,M，M是散射中心个数；A_m为第m个散射中心的复散射幅度系数；r_m为第m个散射中心的径向位置；h_m为微粗糙表面的粗糙度参数；α_m为类型参数，其取值于-1、-0.5、0、0.5或1；k_c为中心波数；e_n为测量噪声；

S2、基于微粗糙目标GTD模型构建稀疏表达式；其中，稀疏表达式为S＝Φσ+E；S为目标观测回波列向量，S＝[S(k₁)，S(k₂)，…，S(k_N)]^T；Φ为微粗糙目标GTD模型的稀疏字典矩阵，Φ＝[φ(k₁)，φ(k₂)，…φ(k_N)]^T，φ(k_n)(n＝1，…，N)是由构成的L×P×5维列向量，r_l(l＝1，…，L)为径向位置r_m的所有的可能取值，h_p(p＝1，…，P)为粗糙度参数h_m的所有的可能取值；α_i(i＝1，…，5)为类型参数的五种取值；

S3、基于稀疏表达式设置双正交匹配追踪门限；

S4、初始化参数；其中，参数包括残差、索引集、稀疏基矩阵、支撑集矩阵和迭代次数；

S5、更新迭代次数；

S6、对上一次迭代的稀疏基矩阵进行正交化操作，使已选原子与待选原子去相关；

S7、对正交化后的稀疏基矩阵的每一列进行归一化操作；

S8、基于归一化后的稀疏基矩阵，计算元素索引；

S9、根据计算得到的元素索引，更新索引矩阵和支撑集矩阵；