专利名称：基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及阵列信号处理领域中一种基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，可用于雷达、声呐的目标角度估计。
背景技术：
相控阵是利用电磁波的相干原理，通过计算机控制馈往各辐射阵元电流的相位，从而改变波束方向的阵列天线。传统的基于机械扫描结构来调整波束指向的方法，由于转动频率较低，数据更新缓慢而无法适应高机动目标的实时侦测任务。相控阵天线采用电子扫描方式，可实现回波数据的实时更新，因此获得了广泛的关注。其中利用相控阵测角是相控阵应用的一个主要方面。目前，宽带相控阵测角技术主要有基于非相干信号的处理方法ISM和基于相干信号的处理方法CSM两种。第一种，基于非相干信号处理方法ISM。该类方法是将宽带数据分解为不同的窄带数据，然后对每个窄带信号按照窄带信号处理方法进行处理，最终综合获得角度谱。例如，周宁，郭娜论文“基于奇异值分解的ISM算法”(《新乡学院学报》2009，26(6))就是一种非相干信号处理方法，该方法的最大不足是计算量大、无法估计相干信号源。第二种，基于相干信号处理方法。该类方法将宽带信号不同频率成分的信号空间聚焦到参考频率点，然后再采用窄带信号处理的方法进行高分辨角度估计。例如，于红旗，刘剑，黄知涛，周一宇论文“基于CSM的波束域宽带DOA估计方法”(《电子对抗》2007，N0.5)就是一种相关信号处理方法。该方法存在的不足是需要构造聚焦矩阵和进行角度预估计，且估计精度容易受预估计误差的影响。

发明内容
本发明目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，以减小非相干信号处理的计算量，避免相干信号处理中角度预估计对测角精度的影响。实现本发明目的的技术思路是通过建立稀疏重构模型，迭代求解优化问题获得高分辨角度谱，通过对角度谱进行峰值检测得到目标的角度信息。其具体步骤包括如下:(I)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Tmi，构建第m个阵元接收到的目标反射信号模型为:X,,, (O = ZsI1- ) + , ⑴’ ιη = 12,...,Μ
=i其中，xm(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，nm(t)为第m个阵元接收到的噪声；(2)对目标反射信号^⑴进行离散采样，得到离散数据\(1!)，再以离散数据Xm (η)作为第m行,构造接收信号矩阵X (m, η):
权利要求
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Tmi，得到第m个阵元接收到的目标反射信号为:
2.根据权利要求1所述的基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，其中步骤(3)所述的对预处理后的数据X’(m，n)做二维频域投影变换，按如下公式进行:
3.根据权利要求1所述的基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法，其中步骤(9)所述的采用阈值比较法，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I，按如下步骤进行: (4a)对角度谱向量β进行归一化处理，得到归一化角度谱向量/7 (4b)设置阈值ε =0.1，按下式获取峰值索引值I为:
全文摘要
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。
文档编号G01S3/00GK103207380SQ20131007890
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者赵光辉, 刘自成, 王学磊, 石光明, 沈方芳 申请人:西安电子科技大学