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[发明专利]基于非圆信号和夹角可调阵的水下DOA估计方法与装置-CN201811338421.X有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-11-12 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G01S3/80 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于非圆信号和夹角可调阵的水下DOA估计方法与装置，该估计装置在接收模块中采用夹角可调的二维线阵，这种阵列能够进行灵活测量，通过改变二维线阵之间的夹角进行多次测量，可以达到提升估计性能的目的。为了克服水声环境中信号衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用了基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能；为了消除声速影响造成的估计偏差，采用声速无关的一维DOA估计表达式，从而提升了水下DOA估计精度。综上，本发明采用了夹角可调的二维均匀阵列，同时结合非圆信号的优点，并根据水下环境进行了声速无关的优化，估计精度高，具有较强的实用性。
基于信号夹角可调水下 doa 估计方法装置

[发明专利]基于夹角可调三维阵的非圆信号水下DOA估计方法和装置-CN201811525190.3有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-12-13 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G01S3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于夹角可调三维阵的非圆信号水下DOA估计方法和装置，使用一个二维夹角可调的均匀三维线阵作为接收阵列，这种阵列能够进行灵活测量，通过实现线阵在二个维度上的夹角可调进行多次测量，可以达到提升估计性能的目的。为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能；为了消除声速影响造成的估计偏差，采用声速无关的二维DOA估计表达式；同时为了实现三维夹角可调均匀线阵下的三组参数的成功配对，采用了一种基于子空间投影角度配对的三参数配对方法，提升了水下DOA估计精度。综上，本发明估计精度高，具有较强的实用性。
基于夹角可调三维信号水下 doa 估计方法装置

[发明专利]基于非圆信号和三维正交阵的二维水下DOA估计方法和装置-CN201811525200.3有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-12-13 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G01S3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于非圆信号和三维正交阵的二维水下DOA估计方法和装置，该估计装置在结构上选取了三维正交均匀阵列，这种阵列通过接收三个维度上子阵列的数据，能够最终得到声速无关的二维DOA估计，有效解决了声速偏差带来的估计精度下降问题，可以达到提升估计性能的目的。另外为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，该估计装置通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用了基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能。综上，该发明结合非圆信号的优点，同时采用了三维正交阵列，根据水下环境进行了声速无关的优化，估计精度高，具有较强的实用性。
基于信号三维正交二维水下 doa 估计方法装置

[发明专利]一种基于特定频率组合信号的一维DOA估计方法-CN202010016883.0有效
发明人：宁更新;姜伸接;赵雪瑾;陈芳炯 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2020-01-08 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G01S3/74 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于特定频率组合信号的一维DOA估计方法，该方法通过发射多个特定频率的信号，将各阵元的接收信号分别通过多个不同频率窄带滤波器分离出对应频率信号，得到频域接收数据模型，再对源信号矩阵归一处理和重构频域接收数据矩阵，将均匀物理阵列一次扩展为虚拟非均匀阵列，最后结合现有非均匀阵列数据协方差矩阵的处理方法，对虚拟非均匀阵列进行二次虚拟扩展，最终获得二次扩展的虚拟均匀阵列，实现阵列孔径的二次扩张。本发明在无需改变传统均匀阵列结构的条件下，通过接收多个特定频率的窄带信号并依靠频率比例这一先验信息，实现了阵列孔径的虚拟扩展，使得估计精度得到提升。
一种基于特定频率组合信号 doa 估计方法

[发明专利]利用多频信号二次虚拟扩展的一维DOA估计方法-CN201910437105.6有效
发明人：宁更新;姜伸接;赵雪瑾 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2019-07-02 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用多频信号二次虚拟扩展的一维DOA估计方法，该估计方法基于均匀阵列结构、利用多频率组合信号、通过二次虚拟扩展来提高阵列自由度，该方法的基本原理是通过发射多个特定频率的窄带信号，然后在接收阵元处通过窄带滤波器分离出对应频率的时域信号，经傅里叶变换得到频域接收数据模型，接着利用频率聚焦技术和数据协方差矩阵重构，将均匀物理阵列一次扩展为虚拟非均匀阵列，最后结合现有基于非均匀阵列的DOA估计方法，进行向量化处理。该方法实现了虚拟非均匀阵列的二次虚拟扩展，获得最终的虚拟均匀阵列。本发明通过以上技术手段实现了阵列孔径的二次扩展和DOA估计精度的提高。
利用信号二次虚拟扩展 doa 估计方法

[发明专利]基于非圆信号和L型线阵的水下一维DOA估计方法和装置-CN201811241541.8有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-10-24 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于非圆信号和L型线阵的水下一维DOA估计方法和装置，该方法为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，充分利用了信号的非圆特性，可以获得相当于阵列孔径扩展的效果，使得水下DOA估计结果更加精确；并采用了基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能。同时为了消除声速影响造成的估计偏差，本发明采用夹角可以调节的L型均匀线阵，通过2个子阵列与波达方向角之间的角度关系消去了声速这个变量，使得最后的运算结果与声速无关，从而提高了估计精度。
基于信号型线阵水下 doa 估计方法装置

[发明专利]一种未知声速环境下快速DOA估计方法-CN201910259714.7有效
发明人：宁更新;姜伸接;李晓鹏;杨萃;陈芳炯;傅娟 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2019-04-02 - 公布日： 2021-01-19 - 主分类号： G01S3/80 文献下载
摘要：本发明公开了一种未知声速环境下快速DOA估计方法，步骤如下：采用任意交叉线阵结构进行一维DOA估计；对互协方差矩阵R进行奇异值分解，其奇异值从大到小排列，前K个奇异值对应的左奇异向量张成的空间为信号子空间，这K个奇异向量组成矩阵Us，将Us划分为矩阵U1和矩阵U2；求出目标信号在x轴上的波达方向角θxi以及在y轴上的波达方向角θyi的表达式；将目标信号在y轴上的波达方向角表达式和在x轴上的波达方向角表达式相除得到一个与声速无关的表达式；根据两条线阵的几何关系推导出θxi和θyi的关系式，再最终求解出目标信号的波达方向角。该发明在得到声速无关的DOA估计表达式的同时解决了DOA估计处理过程中的参数配对问题，减小了DOA估计处理的复杂度。
一种未知声速环境快速 doa 估计方法

[发明专利]一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法和装置-CN201810621930.7有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-06-15 - 公布日： 2020-08-18 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，具体步骤包括：(1)放置收发双工阵元及水下目标，发射探测信号；(2)阵元对到达目标后进行反射的回波进行接收探测；(3)求取探测路径实时声速；(4)求取目标在各个维度的坐标，整合得到目标的实时三维坐标；(5)根据多普勒频移对目标进行速度测量。本发明相比于现有水声定位技术中不准确的声速测量方法导致较大的定位误差，本发明算法基于阵元与目标角度特征关系提出一种理论上可行的实时声速测量方法，它能够较精确地即时确定目标探测路径上的声速，对于进一步提高水声定位技术的定位精度具有较大的意义。
一种用于未知声速环境水下目标定位测速方法装置

[实用新型]基于非圆信号和三维正交阵的二维水下DOA估计装置-CN201822100323.4有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-12-13 - 公布日： 2019-11-15 - 主分类号： G01S3/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种基于非圆信号和三维正交阵的二维水下DOA估计装置，该估计装置在结构上选取了三维正交均匀阵列，这种阵列通过接收三个维度上子阵列的数据，能够最终得到声速无关的二维DOA估计，有效解决了声速偏差带来的估计精度下降问题，可以达到提升估计性能的目的。另外为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，该估计装置通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用了基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能。综上，该实用新型结合非圆信号的优点，同时采用了三维正交阵列，根据水下环境进行了声速无关的优化，估计精度高，具有较强的实用性。
非圆三维估计性能估计装置二维本实用新型均匀阵列水声环境水下环境下降问题信号应用有效解决正交阵列正交阵子阵列衰减算法维度正交优化

[实用新型]基于夹角可调三维阵的非圆信号水下DOA估计装置-CN201822100446.8有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-12-13 - 公布日： 2019-11-15 - 主分类号： G01S3/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种基于夹角可调三维阵的非圆信号水下DOA估计装置，使用一个二维夹角可调的均匀三维线阵作为接收阵列，这种阵列能够进行灵活测量，通过实现线阵在二个维度上的夹角可调进行多次测量，可以达到提升估计性能的目的。为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能；为了消除声速影响造成的估计偏差，采用声速无关的二维DOA估计表达式；同时为了实现三维夹角可调均匀线阵下的三组参数的成功配对，采用了一种基于子空间投影角度配对的三参数配对方法，提升了水下DOA估计精度。综上，本实用新型估计精度高，具有较强的实用性。
夹角可调非圆配对三维本实用新型估计性能二维线阵多次测量估计偏差接收阵列均匀线阵水声环境信号应用子空间组参数衰减算法维度投影测量灵活成功

[实用新型]基于非圆信号和夹角可调阵的水下DOA估计装置-CN201821858327.2有效
发明人：宁更新;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-11-12 - 公布日： 2019-10-18 - 主分类号： G01S3/80 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种基于非圆信号和夹角可调阵的水下DOA估计装置，该估计装置在接收模块中采用夹角可调的二维线阵，这种阵列能够进行灵活测量，通过改变二维线阵之间的夹角进行多次测量，可以达到提升估计性能的目的。为了克服水声环境中信号衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用了基于非圆信号的NC‑ESPRIT算法，以提升估计性能；为了消除声速影响造成的估计偏差，采用声速无关的一维DOA估计表达式，从而提升了水下DOA估计精度。综上，本实用新型采用了夹角可调的二维均匀阵列，同时结合非圆信号的优点，并根据水下环境进行了声速无关的优化，估计精度高，具有较强的实用性。
非圆夹角可调二维本实用新型估计性能线阵多次测量估计偏差估计装置接收模块均匀阵列水声环境水下环境信号衰减信号应用算法测量灵活优化

[实用新型]基于夹角可调双L阵的水下二维波达方向估计装置-CN201820508378.6有效
发明人：宁更新;李晓鹏;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-04-11 - 公布日： 2018-10-23 - 主分类号： G01S3/803 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种基于夹角可调双L阵的水下二维波达方向估计装置，所述装置包括：数据处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块；数据处理与控制模块控制发射模块发射指定的信号，控制接收模块使两水平线阵的夹角转至设定值，还能够对接收模块传过来的信号进行处理，计算出二维波达方向角，然后将计算结果传输至发射模块，电源模块为数据处理与控制模块、发射模块、接收模块和输出模块提供电源。所述装置在传统的测量装置上进行了改进，使用夹角可调节的双L阵，可行性强，安装简单。
二维波达方向发射模块接收模块控制模块数据处理电源模块估计装置夹角可调输出模块计算结果传输控制发射模块控制接收模块信号进行处理本实用新型测量装置水平线阵传统的可调节电源发射改进

[发明专利]基于夹角可调双L阵的水下二维波达方向估计方法与装置-CN201810321098.9在审
发明人：宁更新;李晓鹏;姜伸接 -专利权人：华南理工大学
申请日： 2018-04-11 - 公布日： 2018-08-17 - 主分类号： G01S3/803 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于夹角可调双L阵的水下二维波达方向估计方法与装置，所述方法包括：建立夹角可调双L阵的信号接收模型；分别建立三个线阵的子阵列模型，推导出两个水平阵列和垂直阵列的旋转算子表达式；分别建立三个线阵的旋转算子对角元素与各自波达方向角的关系；根据立体几何关系建立目标信号的方位角、俯仰角和到达三个线阵的波达方向角的关系；对三个线阵的子阵列的旋转算子中的对角元素进行配对；根据配对结果求出目标信号的方位角和俯仰角；设定N次不同的两水平线阵夹角值，重复以上步骤，对求出的N个目标信号的方位角和俯仰角分别取平均值得到最终目标信号的方位角和俯仰角。所述方法大大减小了水下二维波达方向估计的计算量。
目标信号方位角俯仰角线阵二维波达方向夹角可调算子波达方向角对角元素子阵列垂直阵列关系建立立体几何配对结果水平线阵水平阵列信号接收计算量推导减小配对重复

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