[发明专利]一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法

权利要求书

1.一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：获取穿墙雷达接收到的总回波数据；

步骤2：将穿墙雷达接收到的回波进行奇异值分解，首先将第一个奇异值估计为表征墙体子空间的奇异值集合；

步骤3：通过子空间投影法去除墙体回波信号，计算此时的熵值并存储下来，计算公式为：

其中，a_ij为第j个通道中的第i个采样点的回波信号的强度；

步骤4：将表征墙体子空间的奇异值集合加一，重复上述步骤，直至所有奇异值区间迭代结束；

步骤5：找到熵值集合中的最小熵值，此熵值下的奇异值集合即表征墙体子空间；

步骤6：将墙体子空间和估计出的噪声子空间滤除，通过BP成像算法即可得到穿墙雷达图像。

2.根据权利要求1所述一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤1中，首先建立穿墙雷达成像几何模型，在雷达天线移动方向设置N个测量位置，雷达收发共置天线沿平行于墙体表面的轨道匀速移动，并在每一个测量位置发送含M个脉冲频率的步进信号，则雷达系统在第n个测量位置的第m个频点天线接收到的回波信号为：

其中，表示目标反射回波信号；vn,m表示噪声信号；n＝0,1,...,N-1；

m＝0,1,...,M-1；

目标反射回波信号表示为：

其中，P表示成像区域内目标的总数，σ_p表示第p个目标的散射系数，τ_n,p表示第n个测量天线位置到第p个目标之间的回波时延；

然后，进行成像场景离散化；将待成像场景沿距离向和方位向划分成K＝W_r×W_a个大小一致的网格，W_r和W_a分别表示距离向和方位向的离散网格数，将场景中的反射系数矩阵按行或列串成一个K×1一维向量g，其元素表示为：

在每个天线测量位置将获得M×1维的回波信号s_n；再将N个天线测量位置的信号按列堆叠成维度为M×N的矩阵，即获得总的原始回波数据为：

S＝S^t+V (5)。

3.根据权利要求1所述一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤2中，回波矩阵A经SVD后表示为：

式中，W、T、N分别表示墙体子空间、目标子空间和噪声子空间的奇异值集合，H表示矩阵的共轭转置，u_i和v_i分别是回波矩阵A的第i个左奇异向量和右奇异向量，λ_i为回波矩阵A的第i个奇异值，按降序排列。

4.根据权利要求1所述一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述子空间投影法如下：

超宽带穿墙成像雷达在接收到墙体回波A后，经奇异值分解，得到最佳阈值之后，得到墙体子空间的投影矩阵：

式中，W为表征墙体的奇异值集合，u_i和v_i分别为对应的左奇异向量和右奇异向量，上标^H表示共轭转置；

与墙体子空间正交子空间上的投影矩阵由下式计算：

式中，I表示单位矩阵，为了抑制墙体的强反射回波，将接收到回波矩阵A投影到该正交子空间上，即：

此时，矩阵A₁中剩余的回波包括目标回波、噪声回波和少量墙体回波。

5.根据权利要求4所述一种基于SVD迭代熵值的墙体杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤3中，进一步去除噪声，再将矩阵A₁投影到与噪声子空间正交的子空间上，即：

式中，P_n表示噪声子空间，与P_W类似，用N表示表征噪声子空间的奇异值集合；

噪声子空间采用赤池信息准则AIC或最小描述长度MDL方法确定：

AIC准则由下式给出：

同样，MDL准则由下式给出：

最后得到的矩阵A₂包含目标回波信息，同时包含少量墙体回波信息和噪声信息。