[发明专利]一种基于声矢量阵列网络的直接定位方法

权利要求书

1.一种基于声矢量阵列网络的直接定位方法，其特征在于：声矢量阵列网络的节点为多阵元声矢量传感器阵列，每个阵元均可输出同点声压标量和振速矢量信息，步骤如下：

步骤1，建立所述阵列网络的窄带信号阵列定位模型，获取第l个阵列节点的声压输出P_l(t)和振速矢量输出V_xl(t)，V_yl(t)；

步骤2，将声压、振速数据均分为J段，对各段数据分别进行频域变换，得到第l个阵列的第j段观测信号在第k个频率分量的傅里叶变换P_l(k，j)，V_xl(k，j)，V_yl(k，j)；

步骤3，在待测区域内逐点扫描，在扫描点d处，计算该点到第l个阵列基准点位置的引导方位ψ_l(d)和时延τ_l(d)；

步骤4，利用引导方位ψ_l(d)对相同分段的声压P_l(k，j)和振速V_xl(k，j)，V_yl(k，j)进行联合处理，得到Y_l(k，j)，汇总所有L个阵列的Y_l(k，j)得到总数据矩阵Y(k，j)；

利用ψ_l(d)对相同分段的声压P_l(k，j)和振速V_xl(k，j)，V_yl(k，j)求和，得到第j段声压振速和在第k个频率分量的傅里叶变换Y_l(k，j)：

Y_l(k，j)＝P_l(k，j)+V_xl(k，j)cosψ_l(d)+V_yl(k，j)sinψ_l(d)

汇总所有L个阵列的Y_l(k，j)得到总阵列数据矩阵Y(k，j)＝[Y₁(k，j)^T，…，Y_L(k，j)^T]^T；

步骤5，利用阵列定位频域信号模型，定义并计算等效阵列流形汇总所有L个阵列的得到总等效阵列流形矩阵

步骤5-1，所述阵列网络中阵列l输出Y_l(k，j)的频域模型为：

式中，S(k，j)，N_l(k，j)分别为信源和噪声的频域表示；

步骤5-2，根据如下公式定义并计算等效阵列流形

汇总所有L个阵列的为总等效阵列流形矩阵

步骤5-3，令由于b_l为未知复标量，设定||b||＝1，b＝[b₁，…，b_L]^T，则阵列定位频域信号模型可表示为：

所述频域信号模型与阵列信号模型形式一致；

步骤6，抽取第k个频率分量下的J段数据的傅里叶变换Y(k，j)，j＝1，…，J，组成Y(k)，利用空间谱估计算法，计算频率f_k上的空间谱值Q(k，d)；

步骤7，得到累积K个频率的总空间谱Q(d)；

步骤8，设置适合的扫描步长，重复步骤3至步骤7，遍历整个待测区域并输出空间谱图，搜索谱值峰值，得到待测目标位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于声矢量阵列网络的直接定位方法，其特征在于：步骤6涉及空间谱估计方法包括CBF、MVDR或MUSIC。