[發明專利]一種基于稀疏表示與重構的信號方位高分辨估計方法

有效

• 申請號: 202011064530.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112285647B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 殷冰潔;劉曲;趙勰;許霽
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司七五0試驗場
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20;G06F17/15;G06F17/16;G06F17/18;G06F30/20
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種基于稀疏表示與重構的信號方位高分辨估計方法，其特征在于：

首先，通過基于信號方位角的空間稀疏性進行稀疏表示，利用范數構造聯合稀疏向量；

然后，構造稀疏重建的字典矩陣，將稀疏向量重建轉化為范數約束問題，獲取聯合協方差矩陣模型；

最后，利用協方差矩陣模型求解范數最小化約束問題來實現信號方位檢測。

2.根據權利要求1所述的一種基于稀疏表示與重構的信號方位高分辨估計方法，其特征在于：建立矢量水聽器均勻線陣模型，M是矢量水聽器均勻線陣接收到的信號數量，陣元數是L，陣元間距為d，d≦v/2f，其中，v為信號傳播速度，f對應信號的頻率，第m個信號的入射角為θ_m，0≦θ_m≦2π，m＝1，2…，M；則矢量水聽器陣列的時域輸出矢量為：

式中，x(t)表示水聽器陣列的時域輸出矢量，x_X(t)表示水聽器陣列在x軸方向的時域輸出，x_Y(t)表示y軸方向的時域輸出；表示求和；a_m表示信號導向矢量；s_m(t)表示第m個信號；n_X(t)和n_Y(t)分別是矢量水聽器陣列x軸方向和y軸方向的加性高斯噪聲矢量，假設第0個陣元是參考陣元，f_m對應第m個信號的頻率，當信號從x-y平面入射時，具體計算式為：

式中，a_m是第m個信號的導向矢量，對應第m個信號x軸方向的導向矢量的轉置，對應第m個信號y軸方向的導向矢量的轉置，(·)^T表示轉置；將x軸方向和y軸方向的因子單獨分離出來，得到計算式為：

a_X,m＝cosθ_ma_s,m (3)

a_Y,m＝sinθ_ma_s,m (4)

式中，a_X,m對應第m個信號x軸方向的導向矢量，a_Y,m對應第m個信號y軸方向的導向矢量，a_s,m表示信號在均勻線陣下的導向矢量；θ_m表示第m個信號的方位角，cosθ_m為余弦函數，sinθ_m為正弦函數；表示陣列陣元間的相位差，f_m對應第m個信號的頻率，d表示陣元間距，v為信號傳播速度，l表示第l個陣元，j表示虛數單位，π表示圓周率；

具體的陣列輸出矢量可表示為：

式中，x(t)表示陣列輸出矢量，和分別是x軸方向和y軸方向的陣列流型矢量；s(t)＝[s₀(t),s₁(t),...,s_M(t)]^T是信號矢量，n_X(t)和n_Y(t)分別是矢量水聽器陣列x軸方向和y軸方向的加性高斯噪聲矢量。