声矢量阵快速子空间方位估计算法-哈尔滨工业大学学报.PDF

第４６卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４６ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １４年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１４ 　 　 　 　 　 　 声矢量阵快速子空间方位估计算法 １，２ １，２ １，２ １，２ 梁国龙 ，张　 柯 ，安少军 ，范　 展 （１．哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室，１５０００１哈尔滨；２．哈尔滨工程大学 水声工程学院，１５０００１哈尔滨） 摘　 要：针对声矢量阵高分辨方位估计算法运算量大的问题，基于声压振速联合信息处理，提出了一种快速的声矢量阵 高分辨方位估计算法．该算法选择参考阵元的电子旋转矢量作为期望信号，运用多级维纳滤波器（ＭＳＷＦ）对信号子空间 进行快速估计，不需要计算声矢量阵的互协方差矩阵，不用进行特征值分解，从而大大缩减了计算量．另外，该算法基于 矢量传感器声压与振速的相干性原理，充分利用了声压振速组合抗干扰能力，有效抑制了各向同性噪声．理论分析和计 算机仿真表明，该算法在拥有良好ＤＯＡ估计性能的同时，大大减小计算量． 关键词：声矢量阵；联合处理；ＭＳＷＦ；方位估计 － － － 中图分类号：ＴＮ９１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１４）０７ ００７６ ０５ Ｆａｓｔ ｓｕｂｓｐａｃｅ ＤＯＡ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙ １，２ １，２ １，２ １，２ ＬＩＡＮＧ Ｇｕｏｌｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｋｅ ，ＡＮ ＳｈａｏＪｕｎ ，ＦＡＮ Ｚｈａｎ （１．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｇａｉｎｓｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈｕｇｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ⁃ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＤＯＡｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｉｎｇａｃｏｕｓｔｉｃ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙ，ａ ｆａｓｔ ｈｉｇｈ⁃ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＤＯＡ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ． Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ＭＳＷＦ（ｍｕｌｔｉ⁃ｓｔａｇｅ Ｗｉｅｎｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｓｕｂｓｐａｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ ｄｉｄ ｎｏｔ ｎｅｅｄ ｔ