一种基于矢量水听器的相干声源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矢量水听器的相干声源定位方法，使用矢量水听器阵列采集声源信号，并获得采集信号的协方差矩阵；利用互不重叠子阵列抽取数据的方法进行信号解相干；利用最小二乘方法估计解相干后协方差矩阵的信号子空间，根据矢量水听器阵列流型旋转不变特性进行求解，最终得到多个相干声源的二维DOA估计。本发明专利技术方法估计相干声源方位准确度高，易于实现，还能够有效克服方位模糊问题和相干声源彼此干扰问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量水听器的相干声源定位方法
本专利技术涉及相干声源情况下矢量水听器阵列声源定位领域，具体为一种基于矢量水听器的相干声源定位方法。
技术介绍
矢量水听器是由在水下声场中正交分布的两到三个振速水听器加上一个声压水听器组成。由于其比传统声压水听器优越的识别能力，矢量水听器阵列在水下信号处理中发挥了重要作用，并且在水下识别、海湾声学反演和水下通信(见文献：SongA,AbdiA,BadieyM,etal.ExperimentalDemonstrationofUnderwaterAcousticCommunicationbyVectorSensors[J].IEEEJournalofOceanicEngineering,2011,36(3):454-461.)等领域中得到了广泛的应用。在过去的十年中，许多基于矢量水听器的子空间技术被提出，例如MUSIC和ESPRIT，还有使用矢量水听器阵列来估计2D水下信号方位(见文献：HeJ,LiuZ.Efficientunderwatertwo-dimensionalcoherentsourcelocalizationwithlinearvect本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矢量水听器的相干声源定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：使用M元矢量水听器阵列采集K个声源信号，建立矢量水听器阵列接收数据模型；步骤2：根据接收信号求得协方差矩阵，利用互不重叠子阵列抽取数据的方法进行信号解相干；步骤3：使用变换矩阵，提取解相干后阵列流型中的声压矢量和振速矢量；步骤4：利用最小二乘方法估计解相干后协方差矩阵的信号子空间；步骤5：根据矢量水听器阵列流型旋转不变特性进行求解得到相干声源的二维DOA估计。

【技术特征摘要】
2018.06.06 CN 20181057363441.一种基于矢量水听器的相干声源定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：使用M元矢量水听器阵列采集K个声源信号，建立矢量水听器阵列接收数据模型；步骤2：根据接收信号求得协方差矩阵，利用互不重叠子阵列抽取数据的方法进行信号解相干；步骤3：使用变换矩阵，提取解相干后阵列流型中的声压矢量和振速矢量；步骤4：利用最小二乘方法估计解相干后协方差矩阵的信号子空间；步骤5：根据矢量水听器阵列流型旋转不变特性进行求解得到相干声源的二维DOA估计。2.根据权利要求1所述的种基于矢量水听器的相干声源定位方法，其特征在于，步骤1中矢量水听器阵列接收数据模块建立具体步骤为：假设K个波长为λ的窄带平面波信号si(t),i＝1,2,...,K从远场入射到M元矢量水听器阵列上，且声场中各噪声之间、噪声与信号之间互不相关，K个信号中有Lmax个相干声源，设声源的俯仰角为方位角为φi,i＝1,2,...,K，则矢量水听器的阵列流型矢量为：式中，每个矢量水听器阵列接收数据模型为：式中，表示第m个阵元的阵列流型矢量，nm(t)表示第m个阵元接收到的噪声，m＝1,2,...,M、t＝1,2,...,N、ψi＝(2πd/λ)γi，i＝1,2,...K，其中M表示阵元数，N表示信号的快拍数，K表示声源个数。3.根据权利要求2所述的一种基于矢量水听器的相干声源定位方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：由式(2)可得阵列接收信号：x(t)＝As(t)+n(t)，t＝1,2,...,N(3)式中，阵列接收信号的相关矩阵为：式中，表示信号的相关矩阵；把相关矩阵先分为Lmax个子阵，Lmax表示相干声源的个数，每个子阵的维度为4(M-Lmax+1)×4M，第l个子阵标记为Rl,l＝1,2,…lmax，由Rx的第4(l-1)+1行到4(M-Lmax+1)行组成，通过这些...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭业才，韩金金，王超，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32