[发明专利]一种基于海底水平L型阵列的目标方位和距离联合稀疏重构定位方法

权利要求书

1.一种基于海底水平L型阵列的目标方位和距离联合稀疏重构定位方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤1：在海底布放水平L型阵列，接收临近海面附近多目标发出的声信号，获得多个目标的源矩阵；

所述步骤1具体为：

步骤1.1：将N元L型阵列的参考阵元位于坐标系原点，第i个阵元的坐标为(x_i,y_i)，i＝1,2,…,N，采用浅海声场的Pekeries模型，海水深度为H米，阵列置于水下h_r米处；

步骤1.2：目标的方位和距离平面S中共存在Q个目标，第q个目标的深度为h_sq，q＝1,2,…,Q，且与L型阵列参考阵元的水平距离为r_sq，方位角为θ_sq，各目标对基阵接收信号的虚源个数为M，第q个目标的第p个虚源的方位角和俯仰角分别为θ_pq和p＝0,1,…,M，且θ_pq＝θ_sq；

步骤1.3：确定第q个声源对应的源矢量B_q，通过下式表示B_q：

其中，α_pq和R_pq分别表示第q个声源的第p个虚源的反射系数和到参考阵元的声程距离；A_q为第q个源的镜像空间矩阵，W_q为第q个源的幅度加权系数矢量，φ_pqi表示第q个声源的第p个虚源到第i个阵元与参考阵元间的相位差；

步骤2：在目标的方位和距离二维平面中，获取关于目标的稀疏源矩阵；

步骤3：获得关于N元L型阵列接收信号的稀疏阵列矩阵；

步骤4：利用得到的稀疏阵列矩阵和归一化后的稀疏源矩阵，重构稀疏信号；

步骤5：采用范数正则法对重构的稀疏信号进行最优化求解；

步骤6：获得在目标的方位和距离二维平面上包含目标所在方位和距离信息的空间稀疏信号的波形估计结果，对波形估计结果进行的功率计算，获得方位和距离联合空间谱估计结果；

步骤7：通过空间谱的谱峰位置和强度，确定目标的方位和距离信息，并判断目标功率的相对大小。

2.根据权利要求1所述的一种基于海底水平L型阵列的目标方位和距离联合稀疏重构定位方法，其特征是：所述步骤2具体为：

目标的方位和距离二维平面S中，目标水平方位扫描范围为[02π]，方位扫描步长为θ_step，方位扫描区域个数为K_θ，目标距离参考阵元的水平距离扫描范围为[0r_max]，距离扫描步长为r_step，水平距离扫描区域个数为K_r，将声源所在方位和距离平面划分为{Θ₁,Θ₂,...,Θ_k,...,Θ_K}个区域，其中，k对应于第k_θi个方位和第k_ri个距离的区域序号，k_θi＝1,2,…,K_θ，k_ri＝1,2,…,K_r，通过下式表示k：

k＝(k_ri-1)K_r+k_rθ    (4)

确定对应于第k_θi方位和第k_ri个距离所在区域的源矢量A_k，通过下式表示A_k：

其中，α_pk和R_pk分别表示第k个存在声源的空间区域点对应的第p个虚源的反射系数和到参考阵元的声程距离，φ_pki表示第k个存在声源的空间点对应的第p个虚源到第i个阵元与参考阵元间的相位差；

得到目标的方位和距离二维平面S中的稀疏源矩阵A，通过下式表示A：

A＝[A₁ A₂ … A_k … A_K]    (6)

对目标的方位和距离二维平面S中的稀疏源矩阵A进行2范数下的归一化处理，得到归一化后的稀疏源矩阵，通过下式表示归一化后的稀疏源矩阵：