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专利号: 2024112847597
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于支持向量回归的宽带信号多频带联合测向方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、构建宽带信号第个快拍的阵列数学模型;

所述步骤1具体按照以下步骤实施:

步骤1.1、根据均匀线阵的阵列结构及空域目标相对阵列的位置信息,计算第 个阵元接收的回波信号 :其 中, 表 示第 个 宽 带 信 号, , 表 示目 标 个 数 ,表示信号 到达第 个阵元时相对参考阵元的时延差, 表示阵元数, 表示第 个信号的来波方向,表示电磁波传播速度,表示阵元间距, 表示第 个阵元上的高斯白噪声,均值为0,方差为 ;

步骤1.2、对步骤1.1得到的阵列回波信号进行离散傅里叶变换,得到单快拍下频率 点的阵列数学模型为:其中, , 和

分别为频率 点的阵列回波信号、目标信号和噪声信号的离散傅里叶变换,假设噪声服从高斯分布,并且各个子频带的噪声相互独立,表示子频带个数, 表示转置运算, ,为频率 点的阵列流型矩阵,

,为角度 的导向矢量;

步骤1.3、根据步骤1.2得到的单快拍下频率 点的阵列数学模型,将一整段时间划分为等间隔的 小段,再对每一小段进行离散傅里叶变换,得到频域多个快拍数据,其第个快拍的阵列数学模型为:其中, 为频点 处第 个快拍的信号矢量, 为频点 处第 个快拍的噪声矢量;

步骤2、计算各频点聚焦到参考频点的阵列接收数据;

所述步骤2具体按照以下步骤实施:

步骤2.1、根据步骤1得到的第 个快拍的阵列数学模型,假设信号与噪声不相关,且不同信道噪声之间也不相关,得到第 个频点对应的协方差矩阵 为:其中, 表示期望运算, 为信号协方差矩阵,表示单位阵,表示共轭转置运算,实际中, ;

步骤2.2、设定宽带信号的最低频率点为参考频点 ;

步骤2.3、根据双边相关变换算法设计聚焦矩阵 :其中, 分别是 、 的特征矢量, 为参考频点 的阵列数据去噪后的协方差矩阵, 为频点 处阵列数据去噪后的协方差矩阵,噪声功率 和 是分别是频点 和 处的数据协方差矩阵小特征值的平均;

步骤2.4、利用步骤2.3得到的聚焦矩阵 将频点 处的阵列接收数据聚焦到参考频点 处,得到聚焦后的数据 :;

步骤3、对参考频点阵列接收数据进行数据预处理,得到降维后的输入特征;

步骤4、搭建宽带信号多频带联合测向的SVR模型;

步骤5、对SVR模型进行训练,得到宽带信号多频带联合测向训练好的SVR模型;

步骤6、将测试样本输入到步骤5训练好的模型,得到宽带信号多频带联合测向结果。

2.根据权利要求1所述的基于支持向量回归的宽带信号多频带联合测向方法,其特征在于,所述步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1、根据步骤2.4得到的各频点聚焦后的阵列数据计算聚焦后参考频点 处的协方差矩阵 为:步骤3.2、提取步骤3.1得到的协方差矩阵 的上三角部分并重新组合,得到矢量 :其中 为 的第行第 列元素;

步骤3.3、对步骤3.2得到的矢量 进行归一化处理,得到降维后的输入特征 :其中, 表示向量的 范数, 和 分别表示取实部和虚部运算。

3.根据权利要求2所述的基于支持向量回归的宽带信号多频带联合测向方法,其特征在于,所述步骤4具体按照以下步骤实施:步骤4.1、根据步骤3.3得到的输入特征及支持向量回归理论,拟合 与输出角度 之间的函数映射关系:其中, 表示对 的估计, 是非线性映射函数, 为待训练的模型参数;

步骤4.2、根据步骤4.1得到的函数映射关系,搭建宽带信号多频带联合测向的SVR模型:{

SVR1{核函数:高斯核函数;高斯核函数参数:;惩罚参数:}SVR2{核函数:高斯核函数;高斯核函数参数:;惩罚参数:}···

SVRK{核函数:高斯核函数;高斯核函数参数:;惩罚参数:}}

其中,高斯核函数 , 表示第 个样本数据,。

4.根据权利要求3所述的基于支持向量回归的宽带信号多频带联合测向方法,其特征在于,所述步骤5具体按照以下步骤实施:步骤5.1、生成 个目标的 组角度标签集合 ,且满足;

步骤5.2、利用步骤5.1得到的角度标签集合 并结合步骤1、2、3生成训练样本集合;

步骤5.3、构造优化目标函数:

其中, 表示损失函数,为误差容

忍度;

步骤5.4、根据步骤5.1得到的角度标签集合 和步骤5.2得到的样本集合 ,构造第个目标的 组训练数据 ,其中 表示第 个目标角度的第 组训练数据,模型训练从 开始;

步骤5.5、利用步骤5.4得到的第 个目标角度的第 组训练数据 ,训练步骤4.2得到的SVR模型,更新参数 ,并代入步骤5.3构造的优化目标函数,得到函数值 ;

步骤5.6、利用步骤5.4得到的第 个目标角度的第 组训练数据 ,训练步骤4.2得到的SVR模型,更新参数 ,并将其代入步骤5.3构造的优化目标函数,得到函数值;

步骤5.7、比较函数 和 的大小:若 ,则 ,循环步骤5.5、5.6和5.7;

若 ,则结束第 个目标角度的模型训练,得到第 个目标角度对应的最优模型参数 ;

步骤5.8、令 ,循环步骤5.4、5.5、5.6和5.7,直到 ,将所有目标模型均训练好,训练结束。

5.根据权利要求4所述的基于支持向量回归的宽带信号多频带联合测向方法,其特征在于,所述步骤6具体按照以下步骤实施:步骤6.1、随机生成目标角度信息 ,并结合步骤1、2、3得到测试样本 ;

步骤6.2、将步骤6.1得到的测试样本 输入到步骤5训练好的模型,得到宽带信号第 个目标的估计角度为:。