[发明专利]一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法

权利要求书

1.一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

1)通过测试获得待诊断圆环共形阵的阵列远场方向图和该阵列中阵元的远场方向图；

2)利用矩量法将获得的阵列方向图和阵列中阵元方向图分别转化阵列方向图相模系数和阵元方向图相模系数；

3)利用阵列方向图相模系数和阵元方向图相模系数获得谐波形式的相模系数比；

4)利用酉矩阵束算法估计相模系数比的参数；

5)利用估计得到的参数确定待诊断阵列参数完成阵列诊断。

2.如权利要求1所述一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法，其特征在于在步骤1)中，所述待诊断圆环共形阵的阵元远场方向图都具有相同的形式并关于其位置角度具有旋转对称性，即待诊断圆环共形阵的阵列远场方向图表示为：

其中为波数，R为阵列所在圆环的半径，φ_i代表第i个阵元的位置角度，I_i代表第i阵元的复激励系数，为第i个阵元的方向图，M为阵列包含的阵元总数。

3.如权利要求1所述一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法，其特征在于在步骤2)中，所述利用矩量法将获得的阵列方向图和阵列中阵元方向图分别转化阵列方向图相模系数和阵元方向图相模系数，具体步骤是：利用矩量法获得阵列方向图相模系数F_p和阵元方向图相模系数f_p，即式中φ＝π，

定义相模系数比得到其中p为模式数且为整数并且-P≤p≤P，R为圆环阵列的半径，设N＝2P+1；相模系数比y_p为无阻尼复指数信号和的形式符合谐波的形式，且包含了阵列中阵元的位置角度φ_i、阵元激励I_i和阵元数目M的信息。

4.如权利要求1所述一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法，其特征在于在步骤4)中，所述利用酉矩阵束算法估计相模系数比的参数，具体步骤为：利用相模系数比y_p组成汉克尔矩阵：Y＝[y_L y_L-1 y_L-2 ..... y₀]；其中y_l＝[y_l-P y_l-P+1 y_l-P+2 .... y_l+P-L]^T，L是矩阵参数，现对Y进行酉变换获得

其中其中*代表共轭，∏_D代表D×D置换矩阵，Z_G代表G×G酉矩阵；

其中，0代表D×1零矩阵，I_D代表G×G单位矩阵；T代表转置，H代表共轭转置；对矩阵Y_RE奇异值分解得到Y_RE＝USV^H，{σ_i}是Y_RE的奇异值(i＝1,2,3,…M)，M_a为实际正常工作的阵元数目；现确定参数M_a，将测试获得的圆环共形阵列的阵列远场方向图和阵列中阵元的远场方向图分别加入相同功率的高斯白噪声，扰动奇异值σ_i的分布，并利用奇异值σ_i的统计偏差确定，具体为：定义统计偏差其中σ_i(n)为第n次扰动下第i个奇异值，N_a为扰动次数；M_a根据最大统计偏移比确定；即估计参数φ_i等价于求解式广义特征值问题：

其中，仅含有U的前M_a列个奇异向量，z为特征值v为与之对应的特征向量，其中Im和Re分别指仅取矩阵的虚部和实部；求得式特征值后，参数φ_i由式给出，即：

φ_i＝2tan^-1(z_i)

式中z＝z_i；在求得参数φ_i后，参数I_i由式求得，即：

式中

式中为矩阵的广义伪逆。

5.如权利要求1所述一种基于相模空间参数估计的圆环阵列诊断方法，其特征在于在步骤5)中，所述利用估计得到的参数确定待诊断阵列参数完成阵列诊断，具体步骤如下：在得到无阻尼复指数信号的参数φ_i，M_a和I_i后，将I_i对应阵元的激励系数，(R,φ_i)对应阵元的位置，M_a对应阵列中实际工作的阵列总数，完成圆环阵列诊断。