[发明专利]一种基于互质阵的匹配场被动定位方法

权利要求书

1.一种基于互质阵的匹配场被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用子阵间距压缩的互质阵结构作为水听器接收阵列；

取两个互为质数的数M、N，设单位阵元间距为d＝λ/2，λ为信号的波长；设第一个子阵的阵元间距为Md，阵元个数为N；第二个子阵的阵元间距为Nd，阵元个数为M；采用压缩因子p将第二个子阵的阵元间距压缩至将两个子阵组合即为互质阵结构的水听器阵列；

步骤2：水听器阵列接收数据表示为：

x(t)＝AS(t)+n(t) (1)

其中，x(t)是水听器阵列接收到的声压，A表示声源在水听器阵列不同阵元上的导向矢量，S(t)是声源信号，n(t)表示水听器上的加性噪声；

采用式(2)得到水听器阵列接收数据的协方差矩阵：

R＝E{x(t)x^H(t)} (2)

其中H表示共轭转置；

由协方差矩阵R包含的阵元位置的差分信息形成差集L_v＝{q_i-q_j|q_i，q_j∈L_c}，其中q_i＝id，q_j＝jd，L_c＝{q₁，q₂，...，q_M+2N-1}；

步骤3：将协方差矩阵R向量化得到：

其中为克罗内克积，*表示共轭，k为信号功率，σ_n为噪声功率，e表示单位向量；

步骤4：去掉差集L_v中的重复元素并将剩余元素按从小到大的顺序进行排列得到新的差集向量化后的协方差矩阵z中各元素与阵元位置的差集L_v一一对应，按照从L_v到进行去重和排序的规律将z中元素按该规律进行去重和排序得到一个新的虚拟阵的阵列接收数据该虚拟阵称为虚拟差分阵；计算得到虚拟差分阵的协方差矩阵：

步骤5：采用简正波模型获得声源位于不同深度和距离处的阵列的接收声压v，将接收声压v作为拷贝向量；

对每个拷贝向量计算协方差矩阵R_v＝E{vv^H}，将R_v向量化得到z_v＝vec(R_v)，其中R_v的第i行j列元素对应的虚拟差分阵的位置为q_i-q_j；将z_v中各元素进行去重和排序得到虚拟差分阵的拷贝向量

步骤6：采用线性Bartlett匹配处理器，对协方差矩阵和拷贝向量进行匹配得到模糊函数：

模糊函数y的最大值对应的深度和距离即为估计的声源位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于互质阵的匹配场被动定位方法，其特征在于，所述M＝3、N＝8、p＝2。