矩陣Ω i和矩陣Ω 2相乘進行取樣，得到矩陣M JP M 2，
[0057] M1=SQ1
[0058] M2= SQ 2
[0059] 步驟5 :通過求解下式，基于低秩特征進行矩陣填充：
[0060] min I IX11 I *
[0061] s. t. X1 Ω x= M x
[0062] min| |X2| I*
[0063] s. t. X2 Ω 2 = M 2
[0064] 其中，s. t.表示約束條件，I |X| L為X的核范數(shù)， I且 σ p . . .，σ 〇為矩陣X的奇異值，矩陣X i和矩陣X 2為填充結果；
[0065] 步驟6 :矩陣X1和矩陣X 2中一部分元素根據(jù)約束條件確定，另一部分元素通過優(yōu) 化求解確定，提取出求解元素，
[0066] S1= X1Q2
[0067] S2= X2Q1
[0068] 步驟7 :通過矩陣SJP S 2組建矩陣S'，矩陣S'即為矩陣S降噪結果，
[0069] S' = S^S2
[0070] 步驟8 :對矩陣S'的每一行作Nfft點FFT，即提取快時間域差拍信號頻率譜，得到 L行Nfft列的矩陣S κ;
[0071] 步驟9 :對矩陣Sk的每一列作L FFT點FFT，即提取慢時間域多普勒頻率譜，得到L FFT行Nfft列的矩陣S KD，具體的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示；
[0072] 步驟10 :對矩陣Skd進行二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警檢測，在每一列，即多普 勒域，應用平均單元恒虛警檢測，在每一行，即距離域，應用有序統(tǒng)計恒虛警檢測，提取目標 的距離和速度。
[0073] 本發(fā)明的效果可以通過以下仿真進一步說明
[0074] 仿真內(nèi)容：
[0075] 雷達參數(shù)如下：雷達發(fā)射調(diào)頻序列，載頻&= 24GHz，調(diào)頻帶寬B = 150MHz，調(diào)頻 周期為Tetop= 0. lms，連續(xù)獲取L個周期的接收信號，L = 128。目標距離雷達60m和20m， 相對速度20m/s和-lOm/s，信噪比為-10dB，快時間域作Nfft點FFT，Nfft= 1024,慢時間域 作 Lffi^ FFT，Lfft= 32 ;
[0076] 圖3(a)多周期的差拍信號，圖3(b)示出了本發(fā)明降噪后的多周期的差拍信號，本 發(fā)明根據(jù)信號的低秩特征，可以應用矩陣填充理論對矩陣進行核范數(shù)優(yōu)化求解，實現(xiàn)二維 矩陣重構。
[0077] 圖4(a)示出了多周期的差拍信號快時間域頻率譜，圖4(b)示出了本發(fā)明降噪后 的多周期的差拍信號快時間域頻率譜，本發(fā)明有效改善信噪比。
[0078] 圖5(a)示出了多周期的差拍信號二維FFT處理后結果，圖5(b)示出了本發(fā)明降 噪后的多周期的差拍信號二維FFT處理后結果，本發(fā)明在多普勒域應用平均單元恒虛警檢 測，在距離域應用有序統(tǒng)計恒虛警檢測，改進多普勒域的噪聲估計，有效解決多目標檢測問 題。
[0079] 表1平均判決門限和恒虛警損失
[0080]
[0081] 根據(jù)表1所示，比較平均判決門限和恒虛警損失，二維恒虛警處理性能明顯提升。 二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警與二維平均單元恒虛警和二維有序統(tǒng)計恒虛警相比較，綜 合考慮計算復雜度和多目標情況的穩(wěn)健性，二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警具有明顯優(yōu) 勢。
[0082] 以上描述僅是本發(fā)明的具體實例，未構成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本領域 的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結構的情況 下，進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒?發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種基于低秩特征的調(diào)頻序列矩陣降噪與目標檢測方法，其特征在于：包括以下步 驟： 步驟1 :雷達發(fā)射調(diào)頻序列信號，信號的載波頻率為4，帶寬為B，調(diào)頻周期為，連 續(xù)獲取L個周期的接收信號，進行下混頻至基帶，得到L個周期的差拍信號； 步驟2 :將所述L個周期的差拍信號進行離散采樣，得到L行N列的矩陣S，其中，第1 行為第1個周期的差拍信號的離散采樣數(shù)據(jù)，〇 < 1 <L-1，每行數(shù)據(jù)點數(shù)為N; 步驟3 :根據(jù)矩陣S的低秩特征，通過兩組隨機取樣，分別進行核范數(shù)優(yōu)化求解，得到矩 陣SJPS2，再通過矩陣SJPS2組建矩陣S'，矩陣S'即為矩陣S降噪結果； 步驟4 :對矩陣S'的每一行作NFFT點FFT，即提取快時間域差拍信號頻率譜，得到L行NFFT列的矩陣SK; 步驟5 :對矩陣SK的每一列作LFFT點FFT，即提取慢時間域多普勒頻率譜，得到LFFT行Nfft列的矩陣 步驟6 :對矩陣SKD進行二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警檢測，提取目標的距離和速度。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于低秩特征的調(diào)頻序列信號二維矩陣的降噪與目標檢測 方法，其特征在于：所述步驟1中差拍信號為 s(t, 1) =exp(j2n(fB ?t-fD ? 1 ?Tchirp+ <i>)) 其中，0 < 1 <L-l，巾為信號相位，fD為目標的多普勒頻率，j為t為時間， 為調(diào)頻周期，fB為下混頻差拍信號的差頻：其中，R為目標的距離，c為電磁波傳播速度，B為帶寬。3. 根據(jù)權利要求1所述的基于低秩特征的調(diào)頻序列信號二維矩陣的降噪與目標檢測 方法，其特征在于：所述步驟3按如下步驟進行： 3a.隨機產(chǎn)生L行N列的矩陣，矩陣\中元素的值為1或0，L行N列全為1的矩 陣E減去矩陣，得到矩陣； 3b.矩陣S分別與矩陣\和矩陣Q2相乘進行取樣，得到矩陣MJPM2， Mx =SQx M2 =SQ2 3c.通過求解下式，基于低秩特征進行矩陣填充，得到填充結果&和X2: min| |X: | |* s.t.x=yix min| |X21 | *s.t.X2Q2=M2 其中，s.t.表示約束條件，| |x|u為X的核范數(shù)，，且。 矩陣X的奇異值，矩陣Xi和矩陣X2為填充結果； 3d.矩陣Xi和矩陣X2中一部分元素根據(jù)約束條件確定，另一部分元素通過優(yōu)化求解確 定，提取出求解元素： Si= Xs2=X2Q! 3e.通過矩陣SJPS2組建矩陣S'，矩陣S'即為矩陣S降噪結果： S，=Si+S24.根據(jù)權利要求1所述的基于低秩特征的調(diào)頻序列信號二維矩陣的降噪與目標檢測 方法，其特征在于：所述步驟6中對矩陣SKD進行二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警檢測，在每 一列，即多普勒域，應用平均單元恒虛警檢測，在每一行，即距離域，應用有序統(tǒng)計恒虛警檢 測。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于低秩特征的調(diào)頻序列矩陣降噪與目標檢測方法，包括以下步驟：連續(xù)獲取L個周期的接收信號，進行下混頻至基帶，得到L個周期的差拍信號為；進行離散采樣，得到L行N列的矩陣S；通過兩組隨機取樣，分別進行核范數(shù)優(yōu)化求解，降噪結果S'；對矩陣S'的每一行作NFFT點FFT得到矩陣SR；對矩陣SR的每一列作LFFT點FFT，得到矩陣SRD；對矩陣SRD進行二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警檢測，提取目標的距離和速度；本發(fā)明根據(jù)信號的低秩特征，可以應用矩陣填充理論對矩陣進行核范數(shù)優(yōu)化求解，實現(xiàn)二維矩陣的降噪，有效改善信噪比，通過二維平均單元-有序統(tǒng)計恒虛警檢測，改進多普勒域的噪聲估計，有效解決多目標檢測問題。
【IPC分類】G01S7/41
【公開號】CN104914417
【申請?zhí)枴緾N201510252982
【發(fā)明人】王偉, 杜勁松, 畢欣, 高潔, 趙越南, 田星, 仝盼盼, 張青石, 李想, 徐洪慶, 叢日剛, 高揚
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月15日