[發(fā)明專利]一種基于特殊非均勻線陣的高效壓縮感知測向方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710810481.6 | 申請日： | 2017-09-11 |
| 公開（公告）號： | CN107677988B | 公開（公告）日： | 2021-05-11 |
| 發(fā)明（設計）人： | 高洪元;陳夢晗;張世鉑;劉丹丹;刁鳴;池鵬飛;侯陽陽;梁炎松;劉子奇 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號： | G01S3/14 | 分類號： | G01S3/14;G01S3/782;G01S3/802;G01S3/86 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 特殊 均勻 高效 壓縮 感知 測向 方法 | ||
本發(fā)明屬于陣列信號處理領域，具體涉及一種基于特殊非均勻線陣的高效壓縮感知測向方法。本方法利用特殊非均勻線陣的結(jié)構(gòu)進行陣列擴展，結(jié)合無窮范數(shù)在沖擊噪聲環(huán)境下對目標進行壓縮感知測向，從而獲得其最優(yōu)角度估計值。本方法的適用環(huán)境包括沖擊噪聲、高斯噪聲和強沖擊噪聲，適用于多樣、惡劣的測向環(huán)境，此外所設計的無窮范數(shù)壓縮感知測向方法能夠?qū)_擊噪聲環(huán)境下的目標進行高精度測向，同時也可以保證測向的魯棒性，而且本方法所設計的特殊非均勻線陣在不影響測向性能的同時具有多種天線擺放方法，適用于更苛刻的擺放位置要求，最后本方法大幅度提高了壓縮感知測向方法的分辨率和測向精度，具有更廣闊的應用范圍。
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于陣列信號處理領域，具體涉及一種基于特殊非均勻線陣的高效壓縮感知測向方法。
背景技術(shù)
波達方向(Direction of Arrival，DOA)估計在陣列信號處理領域中具有舉足輕重的地位，該技術(shù)在軍事以及國民經(jīng)濟領域中的飛速發(fā)展為陣列信號處理帶來了巨大的變革。壓縮感知理論能夠同時對信號進行壓縮和采樣，從而將信號采樣轉(zhuǎn)變成為信息采樣。該理論指出，對于任意變換域內(nèi)稀疏或可壓縮信號，均可用低于Nyquist采樣頻率對該信號進行采樣，然后通過求解一個優(yōu)化問題稀疏重構(gòu)原信號。在DOA估計觀測空間中僅存在少量感興趣信號，其余均為無用的背景噪聲，因此對于整個空間來說，信號是稀疏的，可將壓縮感知理論應用于DOA估計?；趬嚎s感知理論的DOA估計突破了傳統(tǒng)Nyquist采樣定理，使得信號的采樣速率不再取決于信號的帶寬而取決于信號中信息的位置。與傳統(tǒng)DOA估計方法相比，該方法有效降低了信號的測量數(shù)據(jù)量，提高了信號采樣速率，節(jié)約了信號處理時間，降低了信號傳輸和存儲成本。
壓縮感知DOA估計存在諸多優(yōu)點，然而對于該理論的大部分研究都是在均勻線陣(Uniform Linear Array，ULA)的條件下進行的，如Wang Ying在文章《Directionestimation using compressive sampling array processing》中分析了基于均勻線陣的壓縮感知DOA估計，刁鳴在發(fā)表的文章《基于非均勻線陣的壓縮感知波達方向估計》中設計了一種高斯噪聲環(huán)境下的非均勻線陣壓縮感知測向方法，但該方法存在諸多問題，如非均勻線陣擴展陣列孔徑能力不強，缺乏嚴格理論基礎，且只在高斯噪聲環(huán)境有效。
在沖擊噪聲等惡劣噪聲環(huán)境下進行測向時，測向的魯棒性很難保證，同時測向的難度也會增加，因此在沖擊噪聲環(huán)境下進行壓縮感知測向技術(shù)研究，需要設計高性能的魯棒壓縮感知測向方法。無論在高斯噪聲還是在沖擊噪聲環(huán)境下，經(jīng)典壓縮感知測向方法很難擺脫收斂精度差和天線數(shù)過少時測向失效的不足，因此需要設計新的基于特殊非均勻線陣的魯棒壓縮感知測向方法，通過該方法解決沖擊噪聲環(huán)境下的壓縮感知測向難題，最終實現(xiàn)在沖擊噪聲等惡劣噪聲環(huán)境下同樣能具有較好的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于特殊非均勻線陣、無窮范數(shù)和壓縮感知測向方法的高效和魯棒的壓縮感知測向方法，該方法可以應用于復雜的噪聲環(huán)境。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
一種基于特殊非均勻線陣的高效壓縮感知測向方法，具體的實現(xiàn)步驟如下：
步驟1.設置特殊非均勻線陣，根據(jù)接收信號構(gòu)造無窮范數(shù)低階矩；
步驟2.把特殊非均勻線陣的無窮范數(shù)低階矩虛擬成更多陣元的均勻線陣的擴展無窮范數(shù)低階矩，擴展導向矩陣得到虛擬均勻線陣的擴展導向矩陣；
步驟3.對擴展無窮范數(shù)低階矩R進行奇異值分解，獲得信號子空間分量，再由信號子空間分量提取觀測信號y；
步驟4.劃分觀測空間，構(gòu)造冗余字典；
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