恭喜南京理工大学何姿获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京理工大学申请的专利金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113656961B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110933791.3,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法是由何姿;黄霄;陈如山;丁大志;樊振宏;孙圣凯设计研发完成,并于2021-08-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法,该方法步骤如下:首先通过步进雷达测量金属和均匀介质涂敷金属目标散射电场回波信号,在高频区目标的电磁散射可以看作是部分强散射中心散射的叠加,其可用基于几何绕射理论模型表示,因此散射中心在空间上具有稀疏性;然后使用回波信号运用连续压缩感知GridlessCS算法对散射中心进行参数估计,得到该目标的散射中心模型;最后用稀疏重构出的散射中心的参数恢复出目标散射回波,与仿真测量回波对比,证明本方法的正确性。本发明无需对背景网格划分,从根本上解决了散射中心离网格问题,提高了散射中心参数估计以及回波重构精度。
本发明授权金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法在权利要求书中公布了:1.一种金属和涂敷目标GTD模型的连续压缩感知散射中心提取方法,其特征在于,步骤如下:步骤1、建立基于几何绕射理论的散射中心参数化模型:使用电磁仿真软件建立金属和均匀介质薄涂敷金属目标模型,使用高频近似方法计算目标步进频率电场回波信号,然后建立基于几何绕射理论的金属和均匀介质涂敷金属目标参数化模型用来描述电大尺寸目标电磁散射特性;具体如下:对于金属目标,其GTD模型表示如下: 其中E1代表散射中心叠加而成的回波;N为强散射中心的个数;Ai为散射中心的散射强度;这里f=f0+m·df,m=0,1,2,···,M-1,f0为雷达工作时所在周期频段的起始频率,f表示步进频率,M为频率步进数,df表示为频率步进间隔;xi表示第i个散射中心的距离向参数;j为虚数单位;c为真空中光速;αi表示第i个散射中心的频率依赖因子,该值为12的整数倍;对于均匀介质涂敷金属目标,其GTD模型可表示为: 其中Ri为菲涅尔反射系数,μr、εr为介质涂敷的相对介电参数,di为介质涂敷层厚度;步骤2、对散射中心参数信息的估计:先将连续压缩感知引入到含有未知参量的金属和均匀介质涂敷金属目标参数化模型之中,然后将仿真的回波信号代入到连续压缩感知算法,估计出散射中心个数以及位置信息,再使用遗传算法对频率依赖因子配对以及对散射中心幅度估计修正,得到目标的散射中心参数化模型,具体如下:将GTD模型写成矩阵形式: 其中:Ψ=[ψ1ψ2···ψK]4 σN×1=[A1jα1,A2jα2,···,ANjαN]T6连续压缩感知即原子范数极小化算法,原子范数的定义如下: 其中ψN是集合中的原子;对于一个给定的回波信号向量E1,用中的原子ψN进行线性组合,组合系数σN的和的最小值就是E1的原子范数;对于金属目标,首先使用来提取散射中心位置信息;雷达发射宽带信号,采样得到回波信号即仿真软件计算的回波信号E1满足: 其中x1到x2为雷达距离向场景范围,x为雷达发射电磁波方向上成像场景坐标系下的坐标;σx表示坐标为x处散射中心的强度;积分表示成像场景是连续的,此时离散形成的矩阵ψ变为一个连续的变换算子Φ,其可将连续的强度向量转化为M维的回波信号E1;由压缩感知理论可得,GTD模型散射中心提取问题可转换为如下信号的稀疏恢复原子范数凸优化问题: 对于该问题可将其转化为等效的SDP问题;通过对求解出的Toeplitz算子做Vandermonde分解可以求出散射中心的个数以及对应位置信息;对于均匀介质涂敷金属目标,方法与金属目标类似,其矩阵形式表示为: 其中: ξN×1=[A1|R1|jα1,A2|R2|jα2,···,AN|RN|jαN]T12同样将其场景转换为连续场景得: 此时离散形成的矩阵Ω变为一个连续的变换算子求解对应的凸优化问题得到散射中心的个数以及对应位置;当目标的散射中心个数和位置确定之后,将幅度以及频率依赖因子做为遗传算法输入,并且约束频率依赖因子为12的整数倍;以GTD模型估计出的信号与采样信号的差的l2范数为目标函数,实现对频率依赖因子的配对以及幅度的估计;从而建立目标的散射中心模型;步骤3、重构模型电磁散射回波:根据所得到的散射中心参数,利用GTD模型来对目标散射回波重构;然后用该回波与实际仿真计算得到的回波进行对比,验证本方法的正确性。
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