【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达信号处理，具体来说，涉及一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法及装置。
技术介绍
1、互质阵列因其可以实现高自由度的虚拟阵元域信号处理算法，在雷达中受到了广泛关注。近些年来，水下阵列信号处理领域中，逐渐开始了针对互质阵列在水下信号处理中的研究和讨论。在水下互质阵列信号处理中，基于物理阵元域的信号处理手段重在实现高稳健性目标探测，基于虚拟阵元域的信号处理手段重在实现高分辨目标探测。
2、当进行互质阵虚拟域信号处理时，利用阵列扩展可以实现更长的虚拟阵列展开，进而实现大的自由度，这一点在雷达目标探测领域具有重要意义。
3、在水下阵列信号处理中，复杂的水下环境决定了目标长时间信号平稳性难保证，这也对信号处理提出了小快拍的需求。此外，试验过程中阵元损坏时修复将带来巨大且复杂的工作量，这也是实际应用的一大问题。
技术实现思路
1、针对复杂水下环境的小快拍处理需求以及水声阵列布设过程中阵元损坏时巨大复杂的修复工作量问题，本专利技术提供了一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法及装置。本专利技术同时还解决了互质阵型生成非连续虚拟阵列进而影响虚拟阵列目标方位估计性能的问题。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，包括以下步骤：
4、s1、获取初始阵列的硬件参数，所述硬件参数包括阵列总阵元数和阵列孔径；根据所述硬件参数获取非线性阵列—互质阵型配置参数，所述配置参
5、s2、获取阵元需求，根据所述阵元需求基于配置参数，在物理阵元域中扩展互质阵，从而生成扩展互质物理阵列；
6、s3、构建扩展互质物理阵列的远场信号；
7、s4、对扩展互质阵接收信号建模，获取虚拟阵列中每个虚拟阵列元素所对应的导向矩阵，基于所述每个虚拟阵列元素所对应的导向矩阵构建基于参数配置的扩展互质阵虚拟阵列；
8、s5、对所述扩展互质阵虚拟阵列进行连续性判断，如果得到的扩展互质阵虚拟阵列为连续虚拟阵列，则执行s6，否则执行s7；
9、s6、基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计；
10、s7、对虚拟阵列进行分段，选择虚拟阵列碎片中长度最长的两段，根据所选阵列中较长一段阵列进行信号建模，选取另一段阵列信号作为验证阵，实现基于虚拟阵列片段展开的非连续虚拟阵列信号重建，最终得到虚拟阵列信息以及高分辨目标方位估计结果输出。
11、进一步地，构建扩展互质物理阵列的远场信号，包括：
12、根据以下方式构建远场窄带信号：
13、x(t)＝[x1(t),x2(t),...xp(t)]t＝az(t)+n(t)
14、其中，z(t)＝[z1(t),z2(t),…zl(t)]t为阵列接收目标信号向量，l为远场窄带信号个数，为统计独立的高斯噪声分量，p为阵元数，i为单位矩阵，为噪声功率，
15、a＝[a(θ0),a(θ1),...,a(θl)]为阵列流型矩阵，1≤l≤l，a(θl)为目标在阵列中的阵列流型矢量，为相邻两阵元间间距，其中d2为第1个阵元与第2个阵元之间的距离，d3为第2个阵元与第3个阵元之间的距离，dp为第p-1个阵元与第p个阵元之间的距离，λ为信号波长，θl为信号入射方位；
16、当处理信号为宽带信号时，根据以下方式构建远场宽带信号：
17、将宽带信号等分为若干窄带信号，再基于窄带信号的构建方式构建信号，所述远场宽带的预审处理频带范围为[fl,fh]。
18、进一步地，对扩展互质阵接收信号建模包括：
19、构建基于参数选择的扩展互质阵虚拟阵列接收信号协方差矩阵：
20、
21、其中，t为信号长度,x(t)为阵列接收信号，xh(t)为信号的共轭转置，
22、将协方差向量化，得到：
23、
24、其中，av是虚拟阵列中每个虚拟阵列元素所对应的导向矩阵，u＝vec(i)，p＝[p1,p2,...,pl]t为入射信号的功率。
25、进一步地，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
26、利用传统稳健波束形成方法，构建虚拟均匀线列阵阵列流型向量，得到虚拟阵列波束输出以及目标方位信息。
27、进一步地，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
28、利用高分辨子空间类目标方位估计方法，构建虚拟均匀线列阵信号协方差，通过信号以及噪声子空间处理实现目标方位估计。
29、进一步地，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
30、利用压缩感知原理，构建虚拟均匀线列阵目标稀疏恢复及目标方位估计。
31、进一步地，根据所选阵列中较长一段阵列进行信号建模，选取另一段阵列信号作为验证阵，包括：
32、根据以下方式构建信号向量：
33、
34、其中，v为虚拟阵元域下的测量向量，vcv是验证向量：
35、
36、
37、其中，p和q分别表示虚拟阵列的阵元位置，代表整个连续虚拟阵列中的元素位置，di表示阵列片段中的元素，i是阵列片段的数量，设为接收信号协方差量化的迭代结果，k为迭代次数，稀疏重构的第k次迭代的稀疏估计结果，则基于该迭代的虚拟阵列片段可以得到验证残差，当迭代次数增加时，εk变小；而当恢复信号过度拟合时，εk变大，当εk到最小值时，迭代将停止：
38、
39、其中e表示最大迭代次数。
40、本专利技术还公开了一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建装置，用于实现上述方法，包括：
41、参数获取单元，用于获取初始阵列的硬件参数，所述硬件参数包括阵列总阵元数和阵列孔径；根据所述硬件参数获取特殊阵型—互质阵型配置参数，所述配置参数包括阵列扩展基数(m,n)以及两个子阵的阵列扩展因子β；
42、扩展互质物理阵列构建单元，用于获取阵元需求，根据所述阵元需求基于配置参数，在物理阵元域中扩展互质阵，从而构建扩展互质物理阵列；
43、信号构建单元，用于构建扩展互质物理阵列的远场信号；
44、扩展互质阵虚拟阵列构建单元，用于对扩展互质阵接收信号建模，获取虚拟阵列中每个虚拟阵列元素所对应的导向矩阵，基于所述每个虚拟阵列元素所对应的导向矩阵构建基于参数配置的扩展互质阵虚拟阵列；
45、判断单元，用于对所述扩展互质阵虚拟阵列进行连续性判断；
46、第一目标估计单元，用于基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计；
47、第二目标估计单元，用于对虚拟阵列进行分段，选择虚拟阵列碎片中长度最长的两段，根据所选阵列中较长一段阵列进行信号建模，选取另一段阵列信号作为验证阵，实现基于虚拟阵列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，构建扩展互质物理阵列的远场信号，包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，对扩展互质阵接收信号建模包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，根据所选阵列中较长一段阵列进行信号建模，选取另一段阵列信号作为验证阵，包括：
8.一种
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行所述权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序运行执行所述权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，构建扩展互质物理阵列的远场信号，包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，对扩展互质阵接收信号建模包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号稀疏重建方法，其特征在于，基于连续的虚拟阵列进行均匀线列阵的目标方位估计，包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阵列片段展开的阵列信号...
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