1.一种基于和差分析的三阶稀疏阵列设计方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:选取第一线阵,第一线阵为密集均匀线阵,其物理阵元数量为N1,物理阵元间隔为d,物理阵元位置集合Z1表示为Z1=P1·d={0,1,…,N1‑1}d,其中,P1表示密集均匀线阵中的物理阵元的索引集合,P1={0,1,...,N1‑1};并选取第二线阵,其阵元数量为N2,物理阵元位置集合Z2表示为 其中,P2表示第二线阵中的物理阵元的索引集合,
步骤2:计算密集均匀线阵的二阶和共阵 其中,g,h为P1中的任意 两个索 引;并 计算第 二线 阵的 二阶和 共阵 和二阶 差共 阵其中,a,b为P2中的任意两个索引;然后将
中最长连续数值段构成的子集记为 将 中最长连续数值段构成的子集记为 将P2中最长连续索引段构成的子集记为步骤3:根据密集均匀线阵和第二线阵,构造三阶稀疏阵列,其物理阵元数量为N,N=N1+N2,物理阵元间隔非均匀,物理阵元位置集合Z表示为Z=P·d,其中,P表示三阶稀疏阵列中的物理阵元的索引集合,P=P1∪PEXT,PEXT表示扩展索引集合,PEXT=(λP2+s),λ表示扩展系数,s表示用于使三阶稀疏阵列的三阶均匀自由度最大化的移位因子,s为优化变量,s的最优解通过 P1、 计算得到,“∪”为集合并运算符号;
步骤4:根据三阶稀疏阵列,通过合并四种三阶累积量构造三阶虚拟阵列即三阶穷举共阵。
2.根据权利要求1所述的一种基于和差分析的三阶稀疏阵列设计方法,其特征在于所述步骤2中, 的获取方式为:将 中的数值按从小到大排序,然后从排序后的数值中找出长度最长的一段相邻间隔1的连续的数值,即为最长连续数值段,再由最长连续数值段构成的获取方式为:将 中的数值按从小到大排序,然后从排序后的数值中找出长度最长的一段相邻间隔1的连续的数值,即为最长连续数值段,再由最长连续数值段构成的获取方式为:从P2中找出长度最长的一段相邻间隔1的连续的索引,即为最长连U续索引段,再由最长连续索引段构成P2。
3.根据权利要求1所述的一种基于和差分析的三阶稀疏阵列设计方法,其特征在于所述步骤3中,λ=2N1‑1。
4.根据权利要求3所述的一种基于和差分析的三阶稀疏阵列设计方法,其特征在于所述步骤3中,s的最优解的获取过程为:定义然后根据UD、UP和US,构造s最优解求解问题,描述为:其中,uniform(·)表示求集合中的最长连续数值段构成的子集,“|·|”表示求集合中元素的数量;再对s最优解求解问题进行求解,得到s的最优解。
5.根据权利要求4所述的一种基于和差分析的三阶稀疏阵列设计方法,其特征在于所述步骤4中,三阶穷举共阵的构造过程为:步骤4.1:设定有G个非相干的远场窄带信号源入射到三阶稀疏阵列上,则将三阶稀疏阵列中的所有阵元在k时刻的观测值构成的向量x(k)表示为x(k)=As(k)+n(k),再将三阶稀疏 阵 列中的 所 有阵 元的 观测 值 的第 l+ 1种 三阶 累 积量 表 示 为其中,A表示阵列流形矩阵,由G个远场窄带信号源的导向矢量构成,即A=[a(θ1),a(θ2) ,… ,a (θG) ],a(θi)表示第i 个远场窄带信号源的导向矢量 ,θi表示第i个远场窄带信号源的信号到达
T
角,e表示自然底数,j为虚数表示,[·]表示转置运算,q1,q2,qN表示三阶稀疏阵列中的第1个阵元、第2个阵元、第N个阵元的索引,q1d,q2d,qNd表示三阶稀疏阵列中的第1个阵元、第2个阵元、第N个阵元的位置,m表示远场窄带信号源入射信号的波长,s(k)表示信源矢量在kT时刻的值,s(k)=[s1(k),s2(k),…,si(k),…,sG(k)],n(k)表示噪声矢量在k时刻的值,l=
0,1,2,3,E[·]表示求数学期望,上标“*”为共轭运算, 为张量积运算符号,“×”为标量乘法运算符号,当l=0时 当l=1时 当l=2 ,3时×(0)
表示张量积 共使用了l‑1次,当l=0时si(k) =1,当l=1×(1)
时si(k) =si(k),当l=2,3时 表示标量乘法×共使用了l‑1次;
步骤4.2:对每种三阶累积量向量化,将第l+1种三阶累积量 的向量化结果记为3
其中, 的维度为N×1,vec(·)表示向量化操作,(e)
r (θi)的维度
3
为N×1, 为克罗内克积运算符号,当l=0时 当l=1时 当l=2,3时 表示克罗内克积 共使用了l‑1次,的维度为G×1,
步骤4 .3:合并四种三阶累积量的向量化结果,得到合并累积量cx,3
其中,cx的维度为4N×1,
3
R的维度为4N×4G, f的维度
为4G×1;
步骤4.4:设将R视为等效的阵列流形矩阵,将f视为等效的信源矢量,则将cx视作由一个虚拟阵列接收的单快拍数据,这个虚拟阵列为三阶穷举共阵,其虚拟阵元位置集合Zvir表示为Zvir=Pvir·d,其中,Pvir表示三阶穷举共阵中的虚拟阵元的索引集合,x1,x2,x3为P中的任意三个索引。