[发明专利]一种声矢量阵快速方位估计方法

权利要求书

1.一种声矢量阵快速方位估计方法，其特征是：

(1)基于多级维纳滤波器的声矢量阵快速方位估计；

(2)该算法选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号，通过MSWF的递推运算得到信号子空间；

(3)无需计算阵列协方差矩阵及其特征值分解运算，在高信噪比条件下，该算法具有良好的DOA估计性能；

在二维平面内，假设M元声矢量均匀线放置于各向同性的均匀流体中，阵元间距为d，K个波长为λ的远场窄带声源以阵列轴线的法线为参考的θ_k(k＝1,2,...,K)方向入射到该声矢量阵，声矢量阵t时刻的阵列输出可表示为

X(t)＝A(θ)S(t)+N(t)

(1)

式中，X(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_3M(t)]^T为3M×1维观测的数据向量，S(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_K(t)]^T为K×1维零均值复高斯信号向量，为3M×1维零均值高斯白噪声向量，n_vm(t)＝[n_pm,n_vxm,n_vym]^T，A＝[a_v(θ₁),a_v(θ₂),…,a_v(θ₃)]为理想的阵列流形导向矢量，其中，表示Kron积，a(θ_i)＝[1,exp(-jω_i),…,exp(-j(M-1)ω_i)]^T，ω_i＝2πdsin(θ_i)/λ，u_k＝[1cosθ_ksinθ_k]^T为第k个声源的单矢量水听器的单位响应矢量；

(4)取y₀(t)＝X(t)

其中，

(5)令i＝1,2,…,K；

hi=E[di-1H(t)yi-1(t)]/||E[di-1H(t)yi-1(t)]||2;]]>

di(k)=hiHyi-1(t);]]>

y_i(t)＝y_i-1(t)-h_id_i(k).

(6)上式得到的各级滤波器系数Θ＝[h₁,h₂,…,h_K]张成信号子空间，即：

U_s＝Span{h₁,h₂,…,h_K}

(7)本方法的空间谱估计可表示为

PV-MSWF(θ)=1avH(θ)(I-ΘΘH)av(θ)]]>

通过上式可得到远场目标的方位角θ。