[發(fā)明專利]一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法

在審

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• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN109143153A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁菁;張健;段珍珍;張洋;趙晨凱;任杰
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊

1.一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：將遠場不相干信號入射到已構(gòu)造的超嵌套陣列結(jié)構(gòu)獲得陣列接收信號；

步驟2：向量化陣列接收信號的協(xié)方差矩陣獲得虛擬傳感器的接收信號；

步驟3：將虛擬傳感器的接收信號進行稀疏獲得優(yōu)化函數(shù)后求解優(yōu)化函數(shù)獲得估計值；

步驟4：根據(jù)估計值和已劃分的網(wǎng)格點構(gòu)建空間功率譜后通過譜峰搜索估計信號的方向角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法，其特征在于：所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1：根據(jù)公式1-3構(gòu)造超嵌套陣列結(jié)構(gòu)，公式1-3如下：

S＝X₁UX₂UX₃UX₄UX₅UX₆(1)

其中，N＝N₁+N₂表示陣列傳感器陣元數(shù)，N₁≥4，N₂≥3，X_i表示傳感器陣元位置，A_i、B_i和r表示計算陣元位置的輔助參數(shù)；

步驟1.2：將D個遠場窄帶不相干信號從不同方向入射到超嵌套陣列獲得陣列接收信號x[k]，計算公式如下：

x[k]＝As[k]+n[k] (4)

其中，不同方向為θ₁,θ₂,K,θ_D，A＝[a(θ₁),a(θ₂),K,a(θ_D)]表示導(dǎo)向矩陣，s[k]＝[s₁[k],s₂[k],K,s_D[k]]表示空間信號向量，n[k]表示白噪聲向量，且與空間信號向量不相關(guān)，k表示快拍數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法，其特征在于：所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：利用時間平均估計陣列接收信號x[k]的協(xié)方差矩陣計算公式如下：

其中，(·)^H表示共軛轉(zhuǎn)置操作，T表示快拍數(shù)的上限值；

步驟2.2：向量化陣列接收信號的協(xié)方差矩陣獲得超嵌套陣列中虛擬傳感器的接收信號z：

其中，B(θ)表示虛擬陣列導(dǎo)向向量，vec(·)表示矩陣向量化，r表示入射信號功率，I_z表示單位矩陣向量化，σ²表示白噪聲功率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法，其特征在于：所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：將給定的波達方向的角度域等間距劃分為Q個網(wǎng)格點，對虛擬傳感器的接收信號z稀疏化獲得稀疏信號計算公式如下：

其中，表示網(wǎng)格點，表示過完備基，表示D-稀疏向量，I_z表示單位矩陣向量化；

步驟3.2：根據(jù)稀疏信號構(gòu)建關(guān)于的優(yōu)化函數(shù)，優(yōu)化函數(shù)如公式8所示：

其中，β為閾值常數(shù)，||·||₁和||·||₂分別表示矩陣1范數(shù)和矩陣2范數(shù)，表示D-稀疏向量，s.t表示約束條件；

步驟3.3：求解優(yōu)化函數(shù)獲得D-稀疏向量的估計值

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于稀疏重構(gòu)的超嵌套陣列波達方向估計方法，其特征在于：所述步驟4包括如下步驟：

步驟4.1：將估計值作為縱坐標(biāo)，Q個均勻分布的網(wǎng)格點作為橫坐標(biāo)，畫出空間功率譜；

步驟4.2：通過譜峰搜索尋找空間功率譜的峰值，所述峰值對應(yīng)的橫坐標(biāo)即為信號的方向角的估計結(jié)果。