[發明專利]基于壓縮感知和遺傳算法的均勻圓陣解調二維相干信號方法及系統

在審

• 申請號: 202110259408.0
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113093111A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 繆晨;岳爽;馬越;陳春紅;汪敏;康煒;楊國;王晶琦;吳文
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S3/14;G06F17/16;G06N3/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于壓縮感知和遺傳算法的均勻圓陣解調二維相干信號方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，均勻圓陣接收數據，獲取其Ux-Uy坐標系下壓縮感知的DOA估計模型；

步驟2，對均勻圓陣接收的數據矩陣進行SVD分解，實現降維處理；

步驟3，針對降維后的數據矩陣，利用Ux-Uy坐標系下構建的感知矩陣執行正交匹配追蹤算法，初步計算出每個目標的方位角度信息；

步驟4，針對步驟3計算出的每個目標方位角度，利用改進的譜峰搜索公式通過遺傳算法進行譜峰搜索，進一步精確計算目標的方位角度信息即水平角和俯仰角。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知和遺傳算法的均勻圓陣解調二維相干信號方法，其特征在于，步驟1所述均勻圓陣接收數據，獲取其Ux-Uy坐標系下壓縮感知的DOA估計模型，具體包括：

在Ux-Uy坐標系下，將Ux和Uy分別等間隔劃分成K1和K2份，由此將整個空域劃分為N_e＝K1×K2份；

假設均勻圓陣的陣元數為M，陣元半徑為r，空域中一共存在有K個入射信號，則獲得壓縮感知的DOA估計模型為：

X＝A'α+N

其中，X＝[x₁(t),x₂(t),...x_m(t),...x_M(t)]^T，為M×1維陣列輸出的數據向量，x_m(t)表示第m個陣元的輸出，m＝1,2,...M，N＝[n₁(t),n₂(t),...,n_m(t),...n_M(t)]^T表示M×1維陣列的加性高斯白噪聲向量，n_m(t)表示第m個陣元的加性高斯白噪聲，為M×N_e維的感知矩陣，表示入射信號的導向矢量，稱之為原子，其中，

式中，λ為波長，其中，

式中，θ分別表示實際空域中的水平角和俯仰角，為N_e×1維的信號矢量，對于有K個入射信號的情形，當α中的元素滿足下式時：

即α只在真實來波方向對應的網格位置有非零值，其他來波方向對應的網格位置均為零，此時壓縮感知的DOA估計模型與傳統的DOA估計模型等效；其中，s_k(t)表示第k個入射信號，K＜＜N_e，α中的元素和A'的各列一一對應，即與信號的可能來波方向一一對應，α中非零元素所對應的位置可以唯一確定出一個真實的來波方向，由此對壓縮感知的DOA估計模型進行稀疏重構解出α，即可估計出目標的來波方向。