[发明专利]无人机群的超分辨波达方向估计方法

权利要求书

1.一种无人机群的超分辨波达方向估计方法，其特征在于，包括如下：

(1)根据雷达回波信号，获取无人机群的粗略波达方向θ₀和包含目标的预处理信号y(n,l)；

(2)对包含目标的预处理信号y(n,l)进行最大化有效信息提取，获取包含有效信息的列y_p(n)；

(3)根据粗略波达方向θ₀及包含有效信息的列y_p(n)，构建带有先验信息约束的加权原子范数最小化规划：

(3a)将y_p(n)改写为向量形式：y＝x+e，

其中：y表示向量形式的包含有效信息的列，x表示向量形式的不含噪声的有效信息，e表示向量形式的噪声；

(3b)根据粗略波达方向θ₀，计算波达方向所在区间对应的频率区间(f_L,f_H)：

其中δ_θ表示瑞利准则下的角度分辨率，f_c、d与c分别表示载频频率、天线阵元间距与光速；

(3c)根据频率区间(f_L,f_H)，得到如下带有先验信息约束的加权原子范数最小化规划：

min_z,x,U Tr(WU)+Tr(z)

其中，z表示一个自由变量，Tr(·)表示矩阵的秩，W＝(U+∈I)^-1表示加权矩阵，∈表示正则化参数，I表示单位矩阵，U表示托普利兹矩阵，[·]^H表示矩阵或向量的共轭转置，η≥||e||₂表示经过补零式大点数快速傅里叶变换后的噪声上界，||·||₂表示向量2范数，表示先验信息约束矩阵；

(4)利用凸优化求解工具，迭代求解带有先验信息约束的加权原子范数最小化规划，获得最优托普利兹矩阵U^*；

(5)利用范德蒙德分解方法分解最优托普利兹矩阵U^*，得到波达方向对应信号的频率f_k，根据波达方向对应信号的频率f_k，计算波达方向θ_k：

其中Q表示无人机的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述(1)的具体实现如下：

(1a)对包含Q个同距离同速度且角度差距小于系统角度分辨率的无人机的无人机群回波信号依次进行波束形成、脉冲压缩、脉间积累、恒虚警检测及和差波束测角获得无人机群的粗略波达方向θ₀；

(1b)对(1a)中的无人机群回波信号依次进行波束形成、脉冲压缩、脉间积累、恒虚警检测、目标所在距离单元抽取和波束域及多普勒域反变换，得到包含目标的预处理信号y(n,l)：

其中，n和l分别表示天线阵列索引与脉冲编号索引，n＝1,…,N，N表示所用均匀阵列天线的阵元个数，l＝1,…,L，L表示收集的脉冲个数，s_0k与θ_k分别表示第k个目标的幅度与角度，表示虚数单位，f_d表示Q个目标的多普勒频率，T表示脉冲发射间隔，f_c、d与c分别表示载频频率、天线阵元间距与光速，e(n,l)表示加性复白噪声。