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雷达成像近似二维模型及其超分辨算法

作者: 时间:2010-12-26 来源:网络 收藏

  从式(12)可以看出:ts82.gif (98 bytes)是Zk归一化的离散傅里叶变换在{ωk,ts85-1.gif (92 bytes)k}处的值,所以只要得到估计值{ts85-2.gif (93 bytes)k,ts85-3.gif (102 bytes)k,ts85-4.gif (105 bytes)k,ts85-5.gif (93 bytes)k},即可通过2D-FFT获得ts82.gif (98 bytes)k.
  将估计值ts82.gif (98 bytes)k代入式(11)后,估计值{ts85-2.gif (93 bytes)k,ts85-3.gif (102 bytes)k,ts85-4.gif (105 bytes)k,ts85-5.gif (93 bytes)k}可由下式寻优得到:

g85-10.gif (1590 bytes) (13)

  由上式可见,对于固定的{μk,vk}取值,估计值{ts85-2.gif (93 bytes)k,ts85-3.gif (102 bytes)k}为归一化的周期图|aHM(ωk)Zkb*N(ts85-1.gif (92 bytes)k)|2/(MN)主峰处的频率值.这样,式(13)的优化问题归结为:在(μk,vk)平面上可能的取值范围内寻找一点{ts85-4.gif (105 bytes)k,ts85-5.gif (93 bytes)k},在该点处周期图|aHM(ωk)Zkb*N(ts85-1.gif (92 bytes)k)|2/(MN)的主峰值比其余各点处的主峰值都大.所以,我们通过上述寻优获得{μk,vk}的估计值{ts85-4.gif (105 bytes)k,ts85-5.gif (93 bytes)k},再由式(13)得到{ωk,ts85-1.gif (92 bytes)k}的估计值{ts85-2.gif (93 bytes)k,ts85-3.gif (102 bytes)k}.
  实际中,为了加快运算速度,二维(μk,vk)平面的寻优可以用Matlab中的函数Fmin()实现.
  在做了以上的准备工作以后,基于推广的RELAX的参量估计步骤如下:
  第一步:假设信号数K=1,分别利用式(13)和式(12)计算ts85-6.gif (102 bytes)1.
  第二步(2):假设信号数K=2,首先将第一步计算所得到的ts85-6.gif (102 bytes)1代入式(8)求出Y2,再利用式(13)和式(12)计算ts85-6.gif (102 bytes)2;将计算的ts85-6.gif (102 bytes)2代入式(8)求出Y1,然后利用式(13)和式(12)重新计算ts85-6.gif (102 bytes)1,这个过程反复叠代,直至收敛.
  第三步:假设信号数K=3,首先将第二步计算所得到的ts85-6.gif (102 bytes)1和ts85-6.gif (102 bytes)2代入式(8)求出Y3,再利用式(13)和式(12)计算ts85-6.gif (102 bytes)3;将计算的ts85-6.gif (102 bytes)3和ts85-6.gif (102 bytes)2代入式(8)求出Y1,然后利用式(13)和式(12)重新计算ts85-6.gif (102 bytes)1;将计算的ts85-6.gif (102 bytes)1和ts85-6.gif (102 bytes)3代入式(8)求出Y2,然后利用式(13)和式(12)重新计算ts85-6.gif (102 bytes)2,这个过程反复叠代,直至收敛.
  剩余步骤:令K=K+1,上述步骤持续进行,直到K等于待估计信号数.
  上述过程中的收敛判据与RELAX的收敛判据相同,即比较代价函数C1在两次叠代过程中的变化值,如果这个变换值小于某个值,如ε=10-3,则认为过程收敛.

四、数值模拟
  1.参数估计性能模拟
  模拟数据由式(5)产生,M=10,N=10,信号数K=2.信号参数和实验条件如表1所示,为复高斯白噪声.注意两信号的频率差小于FFT的率Δf=Δω/(2π)=0.1.表1给出了信号参数估计均方根误差的统计结果及相应情形时的C-R界,可见,估计均方根误差与CR界十分接近.另外表中还给出了估计均值,与真实值也非常接近.

表1 二维信号的参数估计、CRB及与均方根差的比较


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