[发明专利]一种水声目标方位估计方法、系统、终端设备及存储介质

说明书

本发明是关于一种水声目标方位估计方法、系统、终端设备及存储介质。该方法包括：计算声源信号的四阶累积量矩阵；对四阶累积量矩阵去冗余；对去冗余的变换四阶累积量进行矢量化运算，得到单观测矢量模型；对单观测矢量模型进行去冗余，得到最终矢量观测模型；建立稀疏表示模型；将波达方位DOA估计问题转换为l₁范数稀疏约束优化问题，求解DOA估计值。本发明提供的方案，结合四阶累积量和稀疏表示方法，针对高斯色噪声，应用于浅海水声目标方位估计，有效的扩展了阵列孔径，通过两次去冗余数据，降低了计算复杂度。达到对色噪声的抑制能力更强，具有更高的分辨率，在快拍数少、信噪比低的条件下有更低的均方根误差的效果。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，尤其涉及一种水声目标方位估计方法、系统、终端设备及存储介质。

背景技术

针对目前浅海研究多采用高斯白噪声，现有技术中，传统的波达方位(Directionof Arrival，DOA)估计技术大部分适用于白噪声背景，国内外学者们针对色噪声背景下DOA估计问题主要提出了参数化法、协方差矩阵差分法和四阶累积量三类方法，而实际水下环境噪声往往是空域色噪声，在色噪声背景下，现有的水声目标DOA估计方法存在性能严重下降的情况，其中，参数化法在噪声协方差矩阵未知情况下，估计性能会受到严重影响。协方差矩阵差分法不需要噪声参数，但这类方法会出现镜像伪峰。传统的四阶累积量方法估计精度有限，计算量很大。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种水声目标方位估计方法、系统、终端设备及存储介质，能够有效的扩展了阵列孔径，通过两次去冗余数据，降低了计算复杂度。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种水声目标方位估计方法，包括：

步骤1、计算声源信号的四阶累积量矩阵；

步骤2、构造变换矩阵对所述四阶累积量矩阵去冗余，得到去冗余的变换四阶累积量；

步骤3、对所述去冗余的变换四阶累积量进行矢量化运算，得到单观测矢量模型；

步骤4、构造选择矩阵对所述单观测矢量模型进行去冗余，得到最终矢量观测模型；

步骤5、根据所述最终矢量观测模型建立稀疏表示模型；

步骤6、将波达方位DOA估计问题转换为l₁范数稀疏约束优化问题，求解DOA估计值。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种水声目标方位估计系统，包括：

计算模块，用于计算声源信号的四阶累积量矩阵；

第一去冗余模块，用于构造变换矩阵对所述四阶累积量矩阵去冗余，得到去冗余的变换四阶累积量；

矢量化模块，用于对所述去冗余的变换四阶累积量进行矢量化运算，得到单观测矢量模型；

第二去冗余模块，用于构造选择矩阵对所述单观测矢量模型进行去冗余，得到最终矢量观测模型；

建立模块，用于根据所述最终矢量观测模型建立稀疏表示模型；

求解模块，用于将波达方位DOA估计问题转换为l₁范数稀疏约束优化问题，求解DOA估计值。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。