[發明專利]基于主分量分析的目標波達方向獲取方法

有效

• 申請號: 201611245361.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106844886B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 王彤;夏月明;王娟;吳建新
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01S3/02
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種基于主分量分析的目標波達方向獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定雷達包含N個陣元，并確定雷達空間頻譜區域，所述雷達空間頻譜區域為雷達能夠檢測到的整個空間頻譜區域；然后對所述雷達空間頻譜區域以等間隔ε進行頻譜劃分，得到M個空間頻譜間隔，所述M個空間頻譜間隔中包含T個目標信號；其中，ε＝2/M，M表示對雷達能夠檢測到的整個空間頻譜區域進行等間隔劃分后包含的頻譜間隔總個數；N、T、ε分別為大于0的整數；

步驟2，分別計算得到M個空間頻譜間隔的基矢量矩陣和M個空間頻譜間隔的基系數矢量矩陣；

步驟3，確定雷達接收到的回波數據為X，然后計算得到雷達回波數據的采樣協方差矩陣估計對雷達回波數據的采樣協方差矩陣估計進行特征分解，計算得到雷達回波數據的采樣協方差矩陣估計的噪聲子空間矩陣

步驟4，利用M個空間頻譜間隔的基矢量矩陣和雷達回波數據的采樣協方差矩陣估計的噪聲子空間矩陣計算得到M個空間頻譜間隔各自變換矩陣F；

步驟5，根據M個空間頻譜間隔各自變換矩陣F和M個空間頻譜間隔的基系數矢量矩陣，計算得到M個空間頻譜間隔內每一個頻點對應的譜函數值；

步驟6，在M個空間頻譜間隔內每一個頻點對應的譜函數值中尋找譜函數值最大的峰值點，所述譜函數值最大的峰值點有T'個，其中第t'個譜函數值最大的峰值點對應的頻率，作為第t個目標信號的波達方向，即第t'個譜函數值最大的峰值點對應的頻率為第t個目標信號的角度正弦值；

令t'分別取1至T'，進而得到第1個目標信號的波達方向至第T個目標信號的波達方向，即M個空間頻譜間隔內T個目標信號各自的波達方向；其中，譜函數值最大的峰值點個數與M個空間頻譜間隔中包含的目標信號個數相等且一一對應。

2.如權利要求1所述的一種基于主分量分析的目標波達方向獲取方法，其特征在于，在步驟1中，所述雷達空間頻譜區域為[-1,1]，確定所述雷達空間頻譜區域為[-1,1]的得到過程為：首先確定雷達波束的空間指向范圍為[-90°,90°]，進而確定雷達空間頻譜區域為[sin(-90°),sin(90°)]，即[-1,1]。

3.如權利要求1所述的一種基于主分量分析的目標波達方向獲取方法，其特征在于，步驟2的子步驟為：

2.1初始化：令m表示第m個空間頻譜間隔，m∈{1,2,…,M}，M表示對雷達能夠檢測到的整個空間頻譜區域進行等間隔劃分后包含的頻譜間隔總個數；第m個空間頻譜間隔內包含若干個頻點，選取其中K個頻點，并分別將第m個空間頻譜間隔中第k個頻點的空間頻率為記f_mk，f_mk∈[-1+(m-1)ε,-1+mε]，將第m個空間頻譜間隔中第k個頻點的空間頻率對應的導向矢量記為a(f_mk)，

k∈{1,2,…,K}，K表示在第m個空間頻譜間隔內包含的若干個頻點中選取的頻點總個數，e表示指數函數，上標T表示轉置；m和k的初始值分別為1；

2.2利用最小二乘法計算得到第m個空間頻譜間隔中第k個頻點的空間頻率對應的導向矢量的低維近似即進而計算得到第m個空間頻譜間隔中第k個頻點的代價函數

為第m個空間頻譜間隔中第k個頻點的空間頻率對應的導向矢量的近似誤差，g_mk為第m個空間頻譜間隔內第k個頻點對應的基系數矢量，g_mk＝[g_1mk,…,g_jmk,…,g_Jmk]^T，g_jmk為第m個空間頻譜間隔內第k個頻點對應的第j個基系數，j∈{1,2,…,J}，J為導向矢量子空間的維數，J>3；T_m為第m個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣，表示二范數操作，上標T表示轉置；

2.3計算得到第m個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣估計確定第m個空間頻譜間隔內K個頻點的導向矢量矩陣為A_m，

A_m＝[a(f_m1),a(f_m2),…,a(f_mk),…,a(f_mK)]，將第m個空間頻譜間隔內K個頻點的導向矢量矩陣A_m進行奇異值分解，A_m＝U_mΛ_mV_m，分別得到N'個奇異值和N'個奇異值各自對應的奇異矢量；U_m為從大到小進行順序排列后的N'個奇異值各自對應的奇異矢量構成的U型奇異矩陣，V_m為從大到小進行順序排列后的N'個奇異值各自對應的奇異矢量構成的V型奇異矩陣，Λ_m為第m個空間頻譜間隔內K個頻點的對角矩陣，所述第m個空間頻譜間隔內K個頻點的對角矩陣為從大到小進行順序排列后的N'個奇異值；U_m＝[U_mJ'|U_m(N'-J')]，U_mJ'為從大到小的順序排列后的N'個奇異值中前J'個大的奇異值各自對應的奇異矢量構成的矩陣，U_m(N'-J')為從大到小的順序排列后的N'個奇異值中剩余N'-J'個奇異值各自對應的奇異矢量構成的矩陣，然后將從大到小的順序排列后的N'個奇異值中前J'個大的奇異值各自對應的奇異矢量構成的矩陣U_mJ'，作為第m個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣估計奇異值個數和雷達包含的陣元個數相等；

2.4計算得到第m個空間頻譜間隔內第k個頻點對應的基系數矢量g_mk的計算表達式上標H表示共軛轉置，為第m個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣估計，上標-1表示求逆操作；

2.5令k加1，依次重復子步驟2.2至2.4，直到得到第m個空間頻譜間隔內第1個頻點對應的基系數矢量g_m1的計算表達式至第m個空間頻譜間隔內第K個頻點對應的基系數矢量g_mK的計算表達式并作為第m個空間頻譜間隔內K個頻點的基系數矢量

2.6令m加1，依次重復子步驟2.2至2.5，直到得到第1個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣估計至第M個空間頻譜間隔對應的基矢量矩陣估計以及第1個空間頻譜間隔內K個頻點的基系數矢量至第M個空間頻譜間隔內K個頻點的基系數矢量并分別記為M個空間頻譜間隔的基矢量矩陣和M個空間頻譜間隔的基系數矢量矩陣。