[发明专利]多种失配情况下无线传感器阵列空间处理增益损失的方法

权利要求书

1.一种多种失配情况下无线传感器阵列空间处理增益损失的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、建立阵元位置误差、时间同步误差和节点失效的概率分布模型：

所述阵元位置误差模型：

其中：ρ′表示M个阵元的实际空间坐标；ρ表示M个阵元的理想空间坐标；K为阵元位置误差系数，其具体取值与实际系统有关；Δρ_m＝[Δx_m Δy_m Δz_m]^T，m＝1，2，...，M为M个三维标准正态随机向量，分别表示第m个阵元的空间坐标扰动；Δx_m，Δy_m，Δz_m为第m个阵元在各坐标分量上的扰动值，相互独立并服从标准正态分布；K为阵元位置误差系数，单个阵元的理想坐标ρ_m＝[x_m y_m z_m]^T，m＝1，2，...，M；

所述时间同步误差模型：

H＝[exp{-jωτη₁} exp{-jωτη₂} … exp{-jωτη_M}]^T

其中：η_m为标准正态随机变量，m＝1，2，...，M；τ＝CΔt表示时间同步误差范围；ω＝2πf为入射信号角频率；C为时间同步误差系数，表示对各UUV上原子钟授时后的工作时长，Δt为单位时间同步误差，是原子钟每秒的精度误差；

所述节点失效模型：

F＝diag(f₁ f₂ … f_M)

其中：

式中，f_m为节点失效因子，服从(0-1)分布；p∈[0，1]为单个阵元失效的概率；

步骤2、计算失配情况下的阵列输出功率P′：

其中：表示入射信号功率；W为无失配情况下波束形成的权向量；A′＝diag[a₁(ρ′₁)a₂(ρ′₂) … a_M(ρ′_M)]表示存在阵元位置误差时的阵列流形矩阵；F，H分别于节点失效模型和时间同步误差模型中的定义一致；

步骤3、计算阵列空间处理增益损失：

三种失配情况同时存在时的计算公式为：

式中；P′表示失配情况下阵列的输出功率；P表示完全匹配时阵列的输出功率；M为阵元个数；l₀＝-[a₀ b₀ c₀]^T表示目标方位矢量；c＝1500m/s为海水中的声速

步骤4、计算阵列空间处理增益损失的ASOD均值、方差：

ASOD均值：

ASOD方差：

其中λ为入射信号的波长，c为声速，τ＝CΔt表示时间同步误差范围；ξ表示协方差。

2.根据权利要求1所述多种失配情况下无线传感器阵列空间处理增益损失的方法，其特征在于：所述阵元位置误差系数K的计算为；阵元间距为阵元位置误差系数k为常数，取值范围为：k∈(0，1)。