[发明专利]一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术

权利要求书

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γ_m是按降序排列的特征值，v_m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，虚源个数为1，将v₂归入信号子空间，噪声子空间由向量组{v₃,…,v_M}扩展而成；

(5)利用{v₃,…,v_M}，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)＝u^H(θ，φ)P_nu(θ，φ)^-1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_M}，计算和利用MUSIC测向技术得到目标角度的粗估计如下：

根据消除的角度模糊。

2.根据权利要求1所述的一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括：

(4.1)在各向同性噪声场条件下，声矢量传感器接收数据的协方差矩阵期望值为：

其中，u(θ₁，φ₁)＝[1，cos(θ₁)cos(φ₁)，sin(θ₁)cos(φ₁)，sin(φ₁)]^T是目标的导向矢量，是目标功率，是声压传感器的海洋环境噪声功率，为振速传感器接收到的海洋环境噪声功率，I_M是M×M的单位阵，z₁＝[1,0,0,0]^T是虚源的导向矢量，在非各向同性噪声场条件下，虚源个数取为1；

(4.2)当声矢量传感器由声压传感器和在水平面内相互正交的二维振速传感器空间共点组合而成时，M＝3，u(θ，φ)＝[1，cos(θ)cos(φ)，sin(θ)cos(φ)]^T，

(4.3)当目标的俯仰角已知时，设为φ₁，通过搜索下面空间谱的谱峰位置，估计目标的方位角度如下：

此时，目标方位角的粗估计值如下：

(4.4)当目标的方位角已知时，设为θ₁，通过搜索下面空间谱的谱峰位置，估计目标的俯仰角度如下：

此时，目标俯仰角的粗估计值如下：