[发明专利]一种改进的声矢量阵相干源DOA估计算法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，是一种改进的声矢量阵相干源DOA估计算法。该算法可用于雷达、声纳等阵列信号处理方面提高相干源估计性能。

背景技术

在阵列信号处理中，目标的DOA估计一直都是研究的热点，学者们提出的高分辨方法如MUSIC、ESPRIT对相互独立的多目标具有良好的估计和分辨性能。但是，在水声环境中，由于界面或岸基边界反射，往往存在多径传播，且水声干扰器(如噪声干扰器和声诱饵)发展迅速，故水声测向系统往往处于相干源的环境中，相干源将导致阵列协方差矩阵的秩严重亏损，使上述高分辨DOA估计方法失效。

针对声矢量相干源方位估计问题，文献“Direction-finding of coherent sources via‘particle-velocity-field-smoothing’(IET Radar Sonar Navig,2008,2(2):127-134.)和文献“Vector field smoothing for DOA estimation ofcoherent underwater acoustic signals in presence ofareflecting boundary”(IEEE Sens.J.,2007,8(7):1152-1158.)提出了PVFS算法，并使用该方法解决了处于反射边界条件下的声矢量阵相干源测向问题，PVFS算法在不损失阵列孔径的前提下重构了阵列的协方差矩阵，所以，PVFS具有较高的相干源DOA估计性能，但在阵元足够多的情况下，该算法最多能够分辨的相干源数为2p个(p为单个矢量水听器的通道数)。

文献“基于改进MUSIC算法的矢量水听器阵列波达方向估计”(武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2009,33(3):2823-2828.)把MMUSIC算法直接运用到声矢量阵中，该方法克服了相干源估计的左右舷模糊，但其最大的相干源分辨数目仍为2个。

文献“一种改进的空间平滑算法”(电子与信息学报,2008,30(4):859-862.)提出了声矢量阵SS-PVFS算法，是在PVFS算法可以和空间平滑技术结合使用，即声压通道和每个振速通道单独进行前后向空间平滑处理，然后再进行PVFS处理。矢量阵SS-PVFS算法提高了PVFS算法的解相干能力，进一步提高了相干源方位估计的精度。

发明内容

本发明的目的在于解决声矢量相干源方位估计问题，提供一种改进的声矢量阵相干源DOA估计算法(MPVFS)，大大增加了其分辨相干源的数目，提高了相干源DOA估计性能。

本发明的目的是这样实现的：

若M个声矢量传感器以间距d排列成线形阵列，放置于各向同性的均匀流体中，K个波长为λ的远场窄带相干源以阵列轴线的法线为参考的θ_k(k＝1,2,...,K)方向入射到该声矢量阵，声矢量阵t时刻的阵列输出可表示为