[发明专利]一种基于位置聚类动态稀疏重构的二维到达角度测量方法

权利要求书

1.一种基于位置聚类动态稀疏重构的二维到达角度测量方法，令：阵地上布置了个固定目标，第个目标在北天东坐标系下的位置，；平台飞行过程中，时刻在北天东坐标系下的位置，姿态角为；

构建天线阵列模型，平台沿X轴方向运动，个天线按照环形方式排列在平面上；个远场窄带目标信号入射到天线阵列上，其中第个目标的俯仰、方位角度为；其中，、分别为在和平面的投影，分别为和与轴的夹角，由空间几何位置关系可得，；

其特征在于，所述二维到达角度测量方法至少包括：

S1：基于目标信号在空域的稀疏性，构建冗余字典，得到空域的稀疏表示模型；

所述步骤S1中，冗余字典为：

；

表示目标信号的导向矢量，且在平台飞行初始阶段按照全视场等角度划分，网格数为；

S2：将阵列接受数据在冗余字典上进行稀疏重构，得到稀疏矢量，并根据中非零元素的位置得到信号的到达角度；

S3：将测量得到的到达角度转换到平台坐标系下的角度，然后计算北天东坐标系下的目标位置坐标；

S4：平台飞行初始时间时间内的目标位置进行聚类处理，得到位置聚类集合，并计算位置聚类中心，；

S5：根据，推算时刻个目标的角度区域中心和半径，确定角度区域的合集；

S6：根据角度区域的合集构建动态冗余字典；

S7：按照步骤S2在动态冗余字典上实时进行稀疏重构，测量得到当前时刻的到达角度。

2.如权利要求1所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：基于冗余字典对信号进行稀疏表示，得到空间稀疏表示模型

 ，

式中，是维稀疏矢量，中非零系数的位置对应着个目标信号的到达角度；

基于稀疏重构理论，通过下式的凸优化求解重构稀疏矢量：

；

从而，得到稀疏矢量，并根据中非零元素的位置得到信号天线阵列坐标系下的到达角度。

3.如权利要求2所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S3中：

通过几何关系将信号天线阵列坐标系下的到达角度转换成平台坐标系下的俯仰、方位角度。

4.如权利要求3所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S3中：

在北天东坐标系下目标的位置表示为：

其中，为t时刻平台的位置，；

为平台坐标系下第个目标的位置，；

表示北天东坐标系到平台坐标系的转换矩阵，

，其中

。

5.如权利要求4所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，位置聚类中心为：

式中，表示第个目标时刻的位置聚类中心，表示加权向量。

6.如权利要求5所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

基于时间内得到的位置聚类中心，结合在北天东坐标系下目标的位置的表达式、以及平台坐标系下第个目标的位置的表达式预测出时刻的第个目标的角度区域中心，并按照下式计算角度区域半径

式中，为距离误差调节量，为角度预测误差，为误差增益系数，为调节量；

根据角度区域中心和半径得到第个目标的角度区域，如下式所示：

。

7.如权利要求1所述的二维到达角度测量方法，其特征在于，所述步骤S7还包括：

将测量得到当前时刻的到达角度加入到对应的目标位置聚类集合中，按照步骤S4更新位置聚类中心，。