The invention discloses a single vector sensor rank-increasing MUSIC direction finding technology, which belongs to the field of sensor signal processing technology. The estimation error of MUSIC direction finding technology is small and its accuracy is high. It requires the covariance matrix of ocean environmental noise received by acoustic vector sensor to be a unit array. In the marine ambient noise field, the acoustic pressure channel and the vibration velocity channel of the acoustic vector sensor receive different power of the marine ambient noise, which makes the MUSIC direction finding technology unable to obtain the high accuracy estimation in underwater target detection. The invention discovers that the inconsistency of the ambient noise power received by the sound pressure channel and the vibration velocity channel of the acoustic vector sensor causes a virtual source. In order to ensure the orthogonality of the target guidance vector and the noise subspace, the guidance vector of the virtual source is attributed to the signal subspace rather than the noise subspace. At low signal-to-noise ratio, the invention still has sharp spatial spectral peaks and small estimation error. The invention can be used to solve the problem of passive direction finding for weak targets in marine environmental noise.
【技术实现步骤摘要】
一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术
本专利技术属于传感器信号处理
,具体涉及一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术。
技术介绍
声矢量传感器的声压通道和振速通道可共点同时获得声场的声压和振速信息,为水下目标测向提供了更有利的工具和更多信息。MUSIC测向技术是一种超分辨测向技术,MUSIC技术最初是由R.O.Schmidt(R.O.Schmidt.Multipleemitterlocationandsignalparameterestimation[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation.1986,34(3),pp:276-280)在无线电测向应用中提出。近几年,曾雄风等(曾雄飞,孙贵青,李宇,黄海宁.单矢量水听器的几种DOA估计方法[J].仪器仪表学报.2012,33(3):499-507)把MUSIC测向技术拓展到单个矢量传感器水下目标的测向应用中。当声矢量传感器在水下应用时,海洋环境噪声是主要噪声源,海洋环境噪声在声压通道和振速通道的功率并不相等,孙贵青等对此做了细致的理论分析和实验验证(孙贵青,杨德森,时胜国.基于矢量水听器的声压和质点振速的空间相关系数[J].声学学报.2003,28(6):509-513)。已有的MUSIC测向技术在声矢量传感器测向中应用时,没有考虑声矢量传感器的声压通道和振速通道所接收的海洋环境噪声功率不一致性,导致MUSIC测向技术在水下目标探测中无法得到应有的超分辨能力。本专利技术发现声压通道和振速通道所接收的海洋环境噪声功率不一致性会引起虚源,破坏了接收数据协方差 ...
【技术保护点】
1.一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术,其特征在于,包括以下步骤:(1)声矢量传感器在海洋环境噪声场中接收一个远场信号,校准声矢量传感器使得声压通道和振速通道之间不存在通道幅相误差,声矢量传感器输出为N个快拍数据r(n),r(n)是一个M×1的向量,M=4,n=1,…,N,N为正整数;(2)根据N个快拍数据估计协方差矩阵
【技术特征摘要】
1.一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术,其特征在于,包括以下步骤:(1)声矢量传感器在海洋环境噪声场中接收一个远场信号,校准声矢量传感器使得声压通道和振速通道之间不存在通道幅相误差,声矢量传感器输出为N个快拍数据r(n),r(n)是一个M×1的向量,M=4,n=1,…,N,N为正整数;(2)根据N个快拍数据估计协方差矩阵(3)对得到的协方差矩阵进行特征值分解其中γm是按降序排列的特征值,vm是特征向量;(4)在海洋环境噪声场中,声压通道和振速通道接收的海洋环境噪声功率不一致性导致虚源,虚拟源个数为1,将v2归入信号子空间,噪声子空间由向量组{v3,…,vM}扩展而成;(5)利用{v3,…,vM},构造噪声子空间投影矩阵(6)通过搜索空间谱的谱峰位置,目标的角度估计如下:其中,和分别是目标的方位角估计值和俯仰角估计值,S(θ,φ)=uH(θ,φ)Pnu(θ,φ)是空间谱,u(θ,φ)=[1,cos(θ)cos(φ),sin(θ)cos(φ),sin(φ)]T是声矢量传感器在角度(θ,φ)处的导向矢量,θ∈[-π,π]是搜索方位角,φ∈[-π/2,π/2]是搜索俯仰角;(7)利用{v2,…,v...
【专利技术属性】
技术研发人员:柳艾飞,杨德森,时胜国,朱中锐,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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