电子科技大学沈明星获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰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:CN119716851B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17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:202411866891.9,技术领域涉及:G01S13/90;该发明授权基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰方法是由沈明星;邵朝熠;海宇;杨青;李中余;武俊杰;杨建宇设计研发完成,并于2024-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰方法,首先进行回波预处理,将其变换为时频域,利用一维陷波器去除干扰,然后变换至距离频域,并按脉冲划分为向量,接着将脉冲向量通过Toeplitz变换为待恢复矩阵,随后初始化参数,并利用奇异值分解初始化矩阵,利用交替方向乘子法进行迭代恢复分解的矩阵因子,到达迭代终止条件后,将得到的估计矩阵重构为向量,并将所有的向量重塑为回波矩阵,最后采用后向投影法对目标成像。本发明的方法解决了现有SAR抗射频干扰方法的局限性,具有成像质量高、运算速度快,适用于多干扰情景的优点。
本发明授权基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰方法在权利要求书中公布了:1.一种基于低秩分解与矩阵填充的SAR抗射频干扰方法,具体步骤如下: S1、对接收到的回波进行预处理,通过短时傅里叶变换至时频域,获得时频谱; 对接收到的回波进行脉冲压缩处理,得到脉压后的回波矩阵S;然后对矩阵S做短时傅里叶变换得到时频谱Stf,表达式如下: Stf=STFT{S} 其中,STFT表示短时傅里叶变换;Stf表示时频谱; S2、基于步骤S1,在时频域使用一维陷波滤波器去除受干扰的时频谱,将陷波后的时频谱变换回距离频域获得成分缺失的频谱; 首先将时频谱Stf输入自适应一维陷波滤波器进行滤波,表达式如下: 其中,表示陷波后的时频谱,ANF1表示自适应一维陷波滤波器; 然后将陷波后的时频谱进行逆短时傅里叶变换,表达式如下: 其中,表示陷波后的回波,ISTFT表示逆短时傅里叶变换; 再对陷波后的回波做距离向傅里叶变换,表达式如下: 其中,表示陷波后的频谱,FFTran表示距离向傅里叶变换; S3、基于步骤S2,将频谱每个方位向脉冲重塑为Toeplitz矩阵; 将频谱矩阵沿方位向划分为N个脉冲向量脉冲向量表达式如下: 其中,M表示脉冲向量的长度; 然后定义Toeplitz变换算子Γ:表达式如下: 其中,表示复数域,n1和n2分别表示变换后矩阵的行数和列数;h是一个超参数,通过调整其大小改变变换后Toeplitz矩阵的形状; 最后对N个脉冲向量分别应用Toeplitz变换算子Γ,得到低秩矩阵表达式如下: S4、基于步骤S3,利用基于低秩分解填充矩阵的方法恢复全部Toeplitz矩阵; S41、初始化参数,利用奇异值分解初始化两个矩阵因子,对步骤S3得到的所有低秩矩阵均进行矩阵补全恢复; 先初始化参数,包括:正则化参数α,缩放因子β,惩罚因子ρ0,维度参数d,迭代次数k=0和最大迭代次数K; 其中,矩阵的上标表示迭代次数,惩罚因子ρ0表示其初值; 再初始化矩阵,即利用奇异值分解初始化两个矩阵因子,对矩阵进行奇异值分解且A0=U:,1:dS1:d,1:d12,Z0=zerod,n2,Y0=0, 其中,上标H表示共轭转置;矩阵A和Z表示对的分解,Y表示拉格朗日乘子矩阵,zero表示生成零矩阵,表示每次迭代恢复的变量的初值; S42、基于步骤S41,对待优化矩阵和参数迭代更新; 1更新Zk+1; 通过对增广拉格朗日函数求偏导等于零,可得表达式如下: 其中,I表示单位矩阵; 2更新Ak+1; 通过对增广拉格朗日函数求偏导等于零,可得表达式如下: 3更新 通过对增广拉格朗日函数求偏导等于零,可得表达式如下: 4更新拉格朗日乘子Yk+1; 5更新惩罚因子ρk+1; ρk+1=βρk S43、判断是否满足迭代终止条件,当k=K时,输出作为的恢复结果,进入步骤S44,否则返回步骤S42,令k=k+1,继续迭代; S44、遍历方位向,对每个构造的Toeplitz矩阵均进行步骤S41~S43的优化恢复,得到N个恢复出的频谱矩阵 其中,上标n表示每个脉冲的恢复结果; S5、基于步骤S4,将恢复出的全部Toeplitz矩阵重塑为脉冲向量,拼接得到完整频谱; 对每个恢复出的频谱矩阵按第一行和第一列重构为一个脉冲向量,然后按脉冲顺序拼接重塑为恢复的频谱矩阵SF,并利用距离向逆快速傅里叶变换将频谱矩阵变换为回波矩阵ζest,表达式如下: ζest=IFFTran{SF} 其中,IFFTran表示距离向逆快速傅里叶变换; S6、基于步骤S5,对回波矩阵ζest采用后向投影法对目标成像; 首先进行场景网格划分,将成像区域分割为多个网格,最终生成的SAR图像中每个像素点对应一个网格单元; 然后在每个方位时刻,计算雷达与每个网格点之间的距离,并确定双程时延,从当前方位时刻获取的数据中,依据双程时延找到对应的距离数据,该数据即为该网格点在此方位时刻接收到的信号; 最后进行相干叠加,对每个方位时刻的数据进行相位校正后,再进行叠加,最终生成SAR图像。
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