1.一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,包括如下步驟:
1)對(duì)感興趣的空間Θ以步長π/λ1劃分為LN1份,其滿足其中span(Θ)表示空間Θ中最大值和最小值之間的差值,INT表示將一個(gè)數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù),λ1為預(yù)估計(jì)步長因子;
這樣形成的正交完備稀疏字典構(gòu)造預(yù)估計(jì)的稀疏基矩陣并對(duì)信號(hào)x∈CN×1進(jìn)行預(yù)估計(jì)稀疏表示,Ν為陣源數(shù),表示復(fù)數(shù)域的N×LN1維矩陣,其中構(gòu)造稀疏基目標(biāo)信號(hào)可被稀疏表示為x=Ψ1y1+w1,其中,為空域信號(hào)x的預(yù)估計(jì)稀疏表示,w1∈CN×1為高斯白噪聲,j為虛數(shù)表示,d為陣元間距,λ為波長,表示空間劃分角度,i=1,2,…,LN1;
2)利用雙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)造預(yù)估計(jì)測(cè)量矩陣其中Φ3為單位對(duì)角矩陣,M1為預(yù)估計(jì)測(cè)量數(shù);
3)將空域信號(hào)x投影到測(cè)量矩陣Φy上得到觀測(cè)信號(hào)s1=Φyx=Φy(Ψ1y1+w1)=T1y1+e1,T1=ΦyΨ1,e1=Φyw1,其中,是預(yù)估計(jì)觀測(cè)信號(hào),是預(yù)估計(jì)恢復(fù)矩陣,為預(yù)估計(jì)觀測(cè)信號(hào)的噪聲矢量,
4)在得到觀測(cè)信號(hào)后利用OMP算法對(duì)步驟3)中的等式進(jìn)行求解,在OMP算法執(zhí)行結(jié)束后即為預(yù)估計(jì)結(jié)果其中,為預(yù)估計(jì)所得角度,i=1、2、…、K,K為稀疏度;
5)縮小搜索范圍,生成精確估計(jì)正交完備稀疏字典,對(duì)信號(hào)進(jìn)行精確估計(jì)稀疏表示;在步驟4)得到的預(yù)估計(jì)值附近進(jìn)行精確搜索得到空間譜的準(zhǔn)確信息,以預(yù)估計(jì)值為中心,以為半徑,自適應(yīng)生成感興趣空間其中,是以為中心為半徑的中心鄰域,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定;
6)以為感興趣空間,以步長π/λ2劃分為LN2份,其滿足其中表示空間中最大值和最小值之間的差值,INT表示將一個(gè)數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù),λ2為精確估計(jì)步長因子,λ2>λ1;構(gòu)造稀疏基矩陣j為虛數(shù)表示,d為陣元間距,λ為波長,表示空間劃分角度,i=1,2,…,LN2,表示復(fù)數(shù)域的N×LN2維矩陣;
7)在新的空間區(qū)域用精確估計(jì)完備稀疏基將目標(biāo)信號(hào)稀疏表示為x=Ψ2y2+w2,其中為空域信號(hào)x的預(yù)估計(jì)稀疏表示,w2∈CN×1為高斯白噪聲;
8)利用雙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)造精確測(cè)量矩陣其中Φ3為單位對(duì)角矩陣,M2為預(yù)估計(jì)測(cè)量數(shù);
9)將空域信號(hào)x投影到Φj上得到觀測(cè)信號(hào)s2=Φjx=Φj(Ψ2y2+w2)=T2y2+e2,T2=ΦjΨ2,其中,是精確估計(jì)觀測(cè)信號(hào),是精確估計(jì)恢復(fù)矩陣,為精確估計(jì)觀測(cè)信號(hào)的噪聲矢量;
10)在得到觀測(cè)信號(hào)后利用OMP算法對(duì)上述等式進(jìn)行求解,在OMP算法執(zhí)行結(jié)束后即為精確估計(jì)結(jié)果AccurateEstimation=[φ1 φ2 … φK],其中,φi為精確估計(jì)所得角度,i=1、2、…、K,K為稀疏度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,所述步驟2)中的雙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具體構(gòu)造步驟如下:
選用Logistic映射,通過映射方程xn+1=μxn(1-xn),n=0,1,2,3...,構(gòu)造混沌序列{x0x1 … xn},上述映射方程中xn∈(0,1)表示第n次迭代數(shù),n表示混沌序列迭代次數(shù),μ表示混沌系統(tǒng)參數(shù);
舍棄前t(t<n)個(gè)數(shù),生成新的序列{xt xt+1 … xn},對(duì)此混沌序列以間隔d進(jìn)行等間隔抽樣得到zk=xt+kd,k=0,1,2,3...,得到序列{z0 z1 … zk};取其中前(M1×M1-1)個(gè)值生成一個(gè)混沌矩陣M1是測(cè)量數(shù);
將矩陣Γ稀疏化得到其中
構(gòu)造一個(gè)單位對(duì)角矩陣將Φ2、Φ3組合成為一個(gè)新矩陣輸出Φ作為預(yù)估計(jì)測(cè)量矩陣Φy。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,所述步驟4)中利用OMP算法的求解步驟為:
41)數(shù)據(jù)初始化:殘差r0=s1,迭代次數(shù)inter=1,T0為空矩陣;
42)在T1中選出與殘差相關(guān)性最大的列:ninter=arg max〈rinter-1,ti〉,i=1,2,…,LN1,ti表示T1的第i列;
43)更新所選列空間:
44)通過對(duì)最小二乘問題的求解,保證殘差最小,獲得在已選列上的最優(yōu)投影,求解滿足的獲得估計(jì)值;
45)更新殘差:
46)更新迭代次數(shù):inter=inter+1,如果達(dá)到最終迭代次數(shù)則輸出估計(jì)值否則返回執(zhí)行42)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,所述步驟8)中的雙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具體構(gòu)造步驟如下:
選用Logistic映射,通過映射方程xn+1=μxn(1-xn),n=0,1,2,3...,構(gòu)造混沌序列{x0x1 … xn},上述映射方程中xn∈(0,1)表示第n次迭代數(shù),n表示混沌序列迭代次數(shù),μ表示混沌系統(tǒng)參數(shù);
舍棄前t(t<n)個(gè)數(shù),生成新的序列{xt xt+1 … xn},對(duì)此混沌序列以間隔d進(jìn)行等間隔抽樣得到zk=xt+kd,k=0,1,2,3…,得到序列{z0 z1 … zk};取其中前(M2×M2-1)個(gè)值生成一個(gè)混沌矩陣M2是測(cè)量數(shù);
將矩陣Γ稀疏化得到其中
構(gòu)造一個(gè)單位對(duì)角矩陣將Φ2、Φ3組合成為一個(gè)新矩陣輸出Φ作為預(yù)估計(jì)測(cè)量矩陣Φj。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,所述步驟10)中利用OMP算法的求解步驟如下:
101)數(shù)據(jù)初始化:殘差r0=s2,迭代次數(shù)inter=1,T0為空矩陣;
102)在T2中選出與殘差相關(guān)性最大的列:ninter=arg max<rinter-1,ti>,i=1,2,…,LN2,ti表示T2的第i列;
103)更新所選列空間:
104)通過對(duì)最小二乘問題的求解,保證殘差最小,獲得在已選列上的最優(yōu)投影,求解滿足的獲得估計(jì)值;
105)更新殘差:
106)更新迭代次數(shù):inter=inter+1,如果達(dá)到最終迭代次數(shù)則輸出估計(jì)值否則返回執(zhí)行102)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種分步估計(jì)的空域信號(hào)空間譜估計(jì)方法,其特征是,選取混沌系統(tǒng)參數(shù)μ=4,初值x0=0.256。