[发明专利]基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法

摘要

本发明公开一种基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，主要解决现有方法角度分辨率低、相干信号源估计精度差以及常见算法计算量大的问题。其技术方案是：充分利用目标的空间稀疏性以及阵元接收信号在二维频域的先验知识，对阵元接收信号进行二维频域投影变换得到二维投影频谱；经过对测角范围进行角度划分，设计二维投影频谱的稀疏基；利用解优化算法求解优化问题，获得高分辨角度谱；最后通过阈值比较法对角度谱进行峰值检测，得到目标角度值。本发明具有计算量小，测角精度和角度分辨率高的优点，可用于雷达、声呐的目标角度估计。

主权项

1.一种基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，包括如下步骤：(1)设雷达发射的宽带信号为s(t)，第i个目标和第m个阵元之间的距离引起的信号传播相对时间延迟为τ_mi，得到第m个阵元接收到的目标反射信号为：xm(t)=Σi=1Ns(t-τmi)+nm(t),m=1,2,···,M]]>其中，x_m(t)为第m个阵元接收到的目标反射信号，t表示时间，N为目标总数，M为阵元数目，n_m(t)为第m个阵元接收到的噪声；(2)对目标反射信号x_m(t)进行离散采样，得到离散数据x_m(n)，再以离散数据x_m(n)作为第m行，构造接收信号矩阵X(m,n)：X(m,n)=x1(n)···xm(n)···xM(n);]]>对接收信号矩阵X(m,n)进行预处理，即对接收信号矩阵X(m,n)第m行的数据乘以(-1)^m，得到预处理后的数据X'(m,n)；(3)对预处理后的数据X'(m,n)做二维频域投影变换，得到二维投影频谱F(ω,u)，其中ω表示投影空频位置，u表示离散时频采样点；(4)对二维投影频谱F(ω,u)沿行累加，得到投影谱线Y(ω)；(5)按下式将雷达测角范围θ_min～θ_max等角度划分为P个角度：θi=θmin+i-1P-1(θmax-θmin),i=1,2,...,P,]]>其中，θ_min、θ_max分别为测角范围的最小值与最大值；(6)分别计算无噪情况下，目标角度为θ₁,θ₂,...,θ_P时的对应投影谱线Y₁(ω),Y₂(ω),...,Y_P(ω)；(7)由投影谱线Y₁(ω),Y₂(ω),...,Y_P(ω)构造稀疏基：W=[Y₁(ω),Y₂(ω),...,Y_P(ω)]；(8)利用稀疏基W和投影谱线Y(ω)，通过求解下式，获得角度谱向量β：minβ{||Y(ω)-Wβ||2+λ||β||1}]]>其中，表示求最小值的运算符号，λ为由用户输入的正则化参数，|| ||₁、|| ||₂分别表示求向量的1范数和2范数；(9)采用阈值比较法，对角度谱向量β进行峰值检测，获得角度谱向量峰值元素索引值l；(10)由峰值索引值l按下式确定出目标的角度值θ为：θ=θmin+l-1P-1(θmax-θmin).]]>