[发明专利]一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法

权利要求书

1.一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：利用坐标修正矩阵将每个载体坐标系下的阵元位置坐标修正为大地坐标系下的阵元位置坐标，所述坐标修正矩阵由罗经数据生成、并记录在罗经系统内部；

步骤二：利用大地坐标系下的阵元位置坐标生成点扩散函数字典

步骤三：利用大地坐标系下的阵元位置坐标对阵列接收信号进行远场常规波束形成，获得常规波束形成空间谱输出结果P(θ)；

步骤四：对常规波束形成空间谱输出结果P(θ)和点扩散函数字典进行反卷积处理，获得高分辨空间谱输出结果

步骤二中，根据下式生成点扩散函数字典

其中，和a(θ)分别为和θ所在方向来波的导向矢量，θ为空间扫描水平方位角，θ所在方向为空间扫描方向，为目标水平方位角，所在方向为指向的目标方向，M为阵元总数，H表示共轭转置；

和a(θ)分别为：

其中，j为虚数单位，f为频率，为方向来波分别到达第i个阵元与坐标原点补偿的时延差，τ_i(θ)为θ方向来波分别到达第i个阵元与坐标原点补偿的时延差，i＝1,2,...M，

τ_i(θ)＝-(x_i cosθ+y_i sinθ)/c

(x_i,y_i)为大地坐标系下第i个阵元的坐标，c为水中的声速。

2.根据权利要求1所述的一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法，其特征在于，步骤一具体如下：

利用位于载体坐标系中心的罗经分别测得当前时刻三维运动平台的航向角α、纵倾角β和横滚角γ；

利用下式将第i个阵元在载体坐标系下的阵元位置坐标修正为第i个阵元在大地坐标系下的阵元位置坐标

其中，i＝1,2,...M,M为阵元总数，A为坐标修正矩阵，

3.根据权利要求1所述的一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法，其特征在于，步骤三中，常规波束形成空间谱输出结果P(θ)为：

P(θ)＝a(θ)^HRa(θ)

其中，a(θ)为θ方向来波的导向矢量，θ为空间扫描水平方位角，θ所在方向为空间扫描方向，R＝E[XX^H]为阵列接收信号的协方差矩阵，E[·]表示求N次数学平均，N为观测时间内的独立快拍数，H表示共轭转置，X为小尺度阵接收到的声信号矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法，其特征在于，步骤四中，反卷积处理的公式为：

其中，n为反卷积处理的迭代次数，和分别为第n+1次和第n次迭代获得的高分辨空间谱输出结果，为归一化后的点扩散函数字典，为归一化后的常规波束形成空间谱输出结果，θ为空间扫描水平方位角，为目标水平方位角；

取高分辨空间谱输出结果初始值当下式成立时，迭代停止，则取为目标高分辨空间谱输出结果

其中，L[]表示Csiszar鉴别，ε为迭代停止的均方误差门限值。

5.根据权利要求4所述的一种三维运动平台搭载的小尺度阵高分辨测向方法，其特征在于，归一化后的点扩散函数字典和归一化后的常规波束形成空间谱输出结果分别为：

其中，M(θ)为与扫描角度有关的归一化系数，