发明名称 一种压缩感知合成孔径雷达射频干扰抑制处理方法
摘要 本发明提供一种压缩感知合成孔径雷达射频干扰抑制处理方法,该方法的步骤为:步骤(1)基于RFI分量在频域明显的稀疏特征,建立RFI信号的压缩感知模型;步骤(2)采用贪婪算法结合最小描述长度估计出RFI分量的稀疏度;步骤(3)对每个脉冲的回波信号,估计RFI信号分量并在时域直接滤除;步骤(4)应用常规的压缩感知SAR重构算法实现成像处理。本发明基于RFI分量在频域的稀疏特性,建立了基于压缩感知理论的RFI稀疏模型,并采用迭代贪婪算法估计和滤除回波信号中的RFI分量,有效抑制了窄带和宽带RFI信号。
申请公布号 CN103091665B 申请公布日期 2015.03.11
申请号 CN201310041200.7 申请日期 2013.02.01
申请人 北京航空航天大学 发明人 孙进平;麦超云;高飞;田继华;崔如心
分类号 G01S7/36(2006.01)I;G01S13/90(2006.01)I 主分类号 G01S7/36(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 杨学明;李新华
主权项 一种压缩感知合成孔径雷达射频干扰抑制处理方法,其特征在于实现步骤如下:步骤(1)、基于RFI分量在频域明显的稀疏特征,建立RFI信号的压缩感知模型;所述步骤(1)中的基于RFI分量在频域明显的稀疏特征,建立RFI信号的压缩感知模型为:y=As<sub>r</sub>+z其中,y=[y(τ<sub>1</sub>)y(τ<sub>2</sub>)…y(τ<sub>M</sub>)]<sup>T</sup>为时域非均匀随机采样获取的回波观测数据,τ<sub>m</sub>为不等间隔的随机采样时刻;M×N维CS矩阵为:<img file="FDA0000651402870000011.GIF" wi="797" he="316" /><maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>f</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mfrac><msub><mi>F</mi><mi>s</mi></msub><mi>N</mi></mfrac><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>&lt;</mo><mi>N</mi></mrow>]]></math><img file="FDA0000651402870000012.GIF" wi="538" he="131" /></maths><img file="FDA0000651402870000013.GIF" wi="518" he="82" />为RFI分量的频域采样数据,F为N×N维的傅立叶变换矩阵,<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><msup><mfenced open='[' close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo></mtd><mtd><msub><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mi>N</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mi>T</mi></msup><mo>,</mo><msub><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>s</mi><mi>r</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>&Delta;T</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000651402870000014.GIF" wi="846" he="87" /></maths>为对RFI分量s<sub>r</sub>(τ)以常规均匀间隔△T=1/F<sub>s</sub>采样后的离散数据,z=[z(τ<sub>1</sub>)z(τ<sub>2</sub>)…z(τ<sub>M</sub>)]<sup>T</sup>为包含成像场景回波信号和雷达系统热噪声在内的近白噪声信号z(τ)的压缩采样;步骤(2)、采用贪婪算法结合最小描述长度估计出RFI分量的稀疏度;所述步骤(2)采用贪婪算法结合最小描述长度估计出RFI分量的稀疏度的实施步骤如下:步骤a.选择一个保守的RFI频域稀疏度值K<sub>M</sub>作为OMP算法的输入迭代次数,取K<sub>M</sub>=N/4,即RFI分量的频谱范围最多是信号频谱范围的1/4;步骤b.对每个脉冲的压缩采样数据y<sup>(m)</sup>,m=1,…,M,由OMP算法重构出其频域采样数据<img file="FDA0000651402870000015.GIF" wi="550" he="93" />其非零元素为前K<sub>M</sub>个具有大的模值的频域采样;步骤c.对每个元素的模值进行统计平均,得到<img file="FDA0000651402870000016.GIF" wi="418" he="83" />并采用MDL准则估计<img file="FDA0000651402870000017.GIF" wi="53" he="69" />主分量个数作为稀疏度K的估计值;步骤(3)、对每个脉冲的回波信号,估计RFI信号分量并在时域直接滤除;所述步骤(3)对每个脉冲的回波信号,估计RFI信号分量并在时域直接滤除,具体为:得到RFI分量的稀疏度K后,利用贪婪算法逐个脉冲重构RFI信号,然后从回波压缩采样数据中减去重构RFI信号,即:<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><mover><mi>y</mi><mo>~</mo></mover><mo>=</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>K</mi></munderover><msub><mi>S</mi><msub><mi>p</mi><mi>k</mi></msub></msub><msub><mi>a</mi><msub><mi>p</mi><mi>k</mi></msub></msub></mrow>]]></math><img file="FDA0000651402870000021.GIF" wi="347" he="140" /></maths>其中,<img file="FDA0000651402870000022.GIF" wi="74" he="67" />为CS矩阵A的第p<sub>k</sub>个列向量,{p<sub>1</sub>,p<sub>2</sub>,…,p<sub>K</sub>}分别为s<sub>r</sub>中K个RFI分量的位置,<img file="FDA0000651402870000023.GIF" wi="76" he="79" />为相应的频率分量幅值;步骤(4)、应用压缩感知SAR重构算法实现成像处理。
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