[發明專利]基于最大似然的嵌套陣稀疏表示波達方向估計方法

在審

• 申請號: 202110559072.X
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113376569A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 趙永紅;辛菁;李余興;張春麗;吳思杰
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S7/41
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

1.基于最大似然的嵌套陣稀疏表示波達方向估計方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、根據目標到嵌套陣雷達系統接收陣列的波達方向以及嵌套陣的布陣結構，計算接收陣列的回波信號；

步驟2、根據步驟1得到的接收陣列的回波信號，計算嵌套陣接收數據的協方差矩陣；

步驟3、根據稀疏表示理論，在角度維劃分整個空域，得到角度集合；矢量化步驟2得到的嵌套陣接收數據協方差矩陣，并在角度集合上稀疏展開，得到嵌套陣波達方向估計稀疏模型；

步驟4、構造塊對角矩陣，剔除步驟3稀疏模型中的噪聲項，得到去噪后嵌套陣波達方向估計稀疏模型；再結合步驟2得到的協方差矩陣計算噪聲白化矩陣，結合得到的去噪后嵌套陣波達方向估計稀疏模型，計算噪聲白化后的稀疏模型；

步驟5、根據步驟4建立的噪聲白化后的稀疏模型，計算目標波達方向。

2.根據權利要求1所述的基于最大似然的嵌套陣稀疏表示波達方向估計方法，其特征在于，所述步驟1中接收陣列的回波信號y(t)計算如下：

y(t)＝A(θ)s(t)+n(t)，

其中，s(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_K(t)]^T表示信號矢量，[·]^T為轉置運算，K表示目標個數，n(t)表示通道噪聲矢量，假設服從復高斯分布，即表示均值為μ，協方差矩陣為Σ的復高斯分布，σ²表示噪聲功率，I_M×M表示維數為M×M的單位矩陣，M表示陣元個數，A(θ)為陣列流形矩陣，A(θ)＝[a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_k),…,a(θ_K)]，a(θ_k)表示陣列導向矢量，θ_k表示第k個目標的來波方向，k＝1,2,…,K，(·)_m表示矢量的第m個元素，D_m表示嵌套陣雷達系統第m個陣元相對參考陣元的位置信息，m＝1,2,…,M，λ表示電磁波的波長，t表示采樣率歸一化的時間，t＝1,2,…,L，L為總快拍數。

3.根據權利要求2所述的基于最大似然的嵌套陣稀疏表示波達方向估計方法，其特征在于，所述步驟2協方差矩陣的計算具體如下：

其中，(·)^H為共軛轉置運算。

4.根據權利要求3所述的基于最大似然的嵌套陣稀疏表示波達方向估計方法，其特征在于，所述步驟3具體如下：

步驟3.1、根據稀疏表示理論，在角度維劃分整個空域，得到角度集合Θ：

Θ＝{θ₁,θ₂,…,θ_n,…,θ_N}，

其中，N表示空域角度劃分個數，θ_n表示第n個劃分的角度，n＝1,2,…,N；

步驟3.2、矢量化步驟2得到的嵌套陣接收數據協方差矩陣

其中，vec(·)表示矢量化運算；

步驟3.3、將步驟3.2得到的矢量化后的y_v在步驟3.1得到的角度集合Θ上稀疏展開：

y_v＝Ψ(Θ)p_Θ+σ²1+Δy_v，

其中，表示Kronecker積，(·)*表示共軛運算，p_Θ為稀疏向量，非零位置對應的角度信息即為目標的來波方向，e_m表示除第m個元素為1外，其它元素均為0的單位矢量，Δy_v表示嵌套陣理論協方差矩陣和實際協方差矩陣差值矢量化后的向量，嵌套陣波達方向估計稀疏模型即為y_v＝Ψ(Θ)p_Θ+σ²1+Δy_v。