一种基于多簇的加权MUSIC声源直接定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多簇的加权MUSIC声源直接定位方法，建立多簇的阵列模型，通过簇内相关处理，得到采样协防差矩阵，获取空间模糊函数后，进行簇间非相关融合处理，得到二维空间谱并寻找极点，即为目标位置的估计结果。本发明专利技术在接收系统中选择性地构建簇以进行相关处理，充分利用了阵列之间的相关性，定位精度高于分布式直接定位算法，加权MUSIC算法利用各簇的特征结构和接收噪声自适应地调整权值，获得更好的空间相干结构，使系统的目标分辨能力得到提升。

A direct location method of weighted music sound source based on multi cluster

【技术实现步骤摘要】
一种基于多簇的加权MUSIC声源直接定位方法
本专利技术涉及水声阵列信号处理领域，尤其是一种定位方法。
技术介绍
传统的声源定位算法称为二步法，首先各接收站点对包含有目标信息的中间参数进行估计，得到目标方位、目标信号到达时间(差)、目标信号强度以及多普勒频移等参数的测量值，在此基础上通过交叉定位得到目标位置的估计结果。二步法定位虽易实现，但精度较低。相比于二步法，直接定位算法可以获得较高的精度。这类算法将各接收阵列看作一个较大的接收阵，并且直接将目标声源的x-y二维坐标看作未知参数，利用最大似然准则(A.J.Weiss,Directpositiondeterminationofnarrowbandradiofrequencytransmitters,IEEESignalProcess.Lett.11(5),513-516,2004)，或者结合MUSIC算法理念(A.J.Weiss.andA.Alon,Directpositiondeterminationofmultipleradiosignals,EURASIPJournalonAdvance本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多簇的加权MUSIC声源直接定位方法，其特征在于包括下述步骤：/n(1)建立多簇的阵列模型；/n根据系统中各接收阵的空间位置分布，环境噪声级以及各阵列时间同步性条件，将系统划分为若干个簇，簇内的接收阵列满足接收信号时间和相位同步，若某个阵列和其余阵列之间均不满足接收信号时间和相位同步，则这个阵列自身为一簇；/n根据接收系统中阵列的空间分布情况，将整个系统分为K个簇，每个簇包含L

【技术特征摘要】
1.一种基于多簇的加权MUSIC声源直接定位方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)建立多簇的阵列模型；
根据系统中各接收阵的空间位置分布，环境噪声级以及各阵列时间同步性条件，将系统划分为若干个簇，簇内的接收阵列满足接收信号时间和相位同步，若某个阵列和其余阵列之间均不满足接收信号时间和相位同步，则这个阵列自身为一簇；
根据接收系统中阵列的空间分布情况，将整个系统分为K个簇，每个簇包含Lk个接收阵，共有Q个目标，发射中心频率为fc的窄带信号，第q个目标的发射信号为sq(t)(1≤q≤Q,1≤t≤T)，T表示记录时间长度；得到第k个簇中第l个接收阵的接收信号为：



其中ρk,q是信号在传播过程中的未知衰减因子，ak,l(pq)是第k个簇中第l个接收阵的导向向量，τk,l(pq)是信号传播时延，ak,l(pq)和τk,l(pq)都是目标位置的函数，sq(t)是目标的辐射信号，nk(t)是第k个簇中阵列接收的高斯白噪声；
(2)簇内相关处理；
相关处理时将簇内各接收阵列看作一个大阵，将簇内所有阵元的采样数据对中心频率以10Hz的带宽进行滤波，计算滤波后数据的采样协方差矩阵，并传输到数据处理中心；
将簇内各阵列接收数据放到一个列向量中，得到第k个簇的接收数据向量为：



得到Ck×Ck维的采样协防差矩阵为：



其中，T是采样点数，Ck是第k个簇所包含的阵元总数，得到所有簇的采样协方差矩阵之后，将所有协方差矩阵的元素传输到信息处理中心，以备后续融合处理使用；
(3)获取空间模糊函数；
将每个簇的采样协方差矩阵特征分解，得到对应的信号子空间和噪声子空间，并估计接收噪声方差；同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益新，王璐，刘雄厚，汪勇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61