一种基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法
本专利技术涉及水声工程
，具体涉及一种基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法。
技术介绍
在阵列信号处理领域，空间目标定位技术备受广大研究学者关注，广泛应用于雷达、声纳、医学成像等国民经济及国防建设领域。在过去的几十年里，各式各样不同功能的阵型结构层出不穷，其中最简单实用的当属均匀线列阵(UniformLinearArray：ULA)。以均匀线列阵为基础，许多经典的方位估计算法(例如，最大熵谱法(MaximumEntropy：ME)、最大似然法(MaximumLikelihood：ML)以及特征子空间法等)也孕育而生。然而，均匀线列阵仅能覆盖扫描水平180°范围内的方位角，并且当扫描角度临近端射角度时，扫描波束明显变宽。相比之下，均匀圆阵(UniformCircularArray：UCA)具有明显的优势：(1)能够对空间目标在水平范围内实现360°的全方位覆盖；(2)波束指向可任意调节且不改变波束形状。这些优点激发了广大专家学者在圆阵方位估计
的浓厚兴趣，促进了该领域技术的长足发展。现阶段，该领域技术主要...
【技术保护点】
一种基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法，其特征在于，包括：步骤一、在空间待测区域布放均匀圆阵，获得均匀圆阵声压信号P(t)；步骤二、构造相位模态域变换矩阵T；步骤三、将均匀圆阵接收到的声压信号P(t)通过相位模态域变换矩阵T变换成相位模态域信号X(t)；步骤四、将360°全空间方位离散化，并构造空域稀疏变换基
【技术特征摘要】
1.一种基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法，其特征在于，包括：步骤一、在空间待测区域布放均匀圆阵，获得均匀圆阵声压信号P(t)；步骤二、构造相位模态域变换矩阵T；步骤三、将均匀圆阵接收到的声压信号P(t)通过相位模态域变换矩阵T变换成相位模态域信号X(t)；步骤四、将360°全空间方位离散化，并构造空域稀疏变换基步骤五、对均匀圆阵接收信号进行时域采样，构造相位模态域多快拍采样数据X，根据相位模态域多快拍采样数据X和空域稀疏变换基采用l1范数对多快拍稀疏信号进行优化求解；步骤六、根据步骤五中得到的多快拍稀疏信号计算不同方位角度上的信号能量，以方位角度为横轴，信号能量为纵轴，绘制空间谱图，由最大谱峰位置得到目标方位。2.根据权利要求1所述的基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法，其特征在于，步骤一具体包括：将半径为a的N元均匀圆阵置于水平面内，设空间存在Q个窄带信号sq(t)，q＝1,…,Q，且与均匀圆阵位于同一平面，入射角度分别为θq；则第n个阵元接收到的声压信号可以表示为：其中，为波数，f为信号频率，c为声速；M为圆阵可激发的最大相位模态数，取值为比ka大的最小整数；为虚数单位；Jm(·)为m阶贝塞尔函数；e为数学常数；均匀圆阵接收到的声压信号P(t)可以表示为：P(t)＝FBA(θ)S(t)+n(t)(2)式中：P(t)＝[P1(t),P2(t),…,PN(t)]T为均匀圆阵接收到的声压信号；F＝[F-M,F-M+1,…,FM]T为空间傅里叶变换矩阵，其中m＝-M,…,M；B＝diag[b-M,b-M+1,…,bM]为传输函数对角矩阵，其中bm＝jmJm(ka)表示传输函数，diag[·]表示对角矩阵；A(θ)＝[a(θ1),a(θ2),…,a(θQ)]为模态域阵列流型矩阵；为第q个信号的模态域导向矢量；S(t)＝[s1(t),s2(t),…,sQ(t)]T为源信号矩阵；n(t)＝[n1(t),n2(t),…,nN(t)]T为噪声矩阵，其中nn(t)表示第n个阵元通道噪声，n＝1,…,N。3.根据权利要求1或2所述的基于空间稀疏约束的圆阵模态域方位估计方法，其特征在于，步骤二具体为：将传输函数对角矩阵B求逆，再乘以空间傅里叶变换矩阵F的复共轭转置，最后除以阵元个数N，则构造得相位模态域变换...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋海岩，秦进平，唐弢，邹海英，佟宁宁，刘海成，
申请(专利权)人：黑龙江工程学院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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