[发明专利]一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法、装置、计算机及存储介质

权利要求书

1.一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法，其特征在于，所述方法包括：

构建矢量水听器的小尺寸矢量阵和信号接收系统；

根据所述的小尺寸矢量阵和信号接收系统获取小尺寸矢量阵的阵体倾斜姿态的振速；

根据所述的阵体倾斜姿态的振速获取阵体水平姿态的振速构建非线性方程组并进行非线性方程组求解；

根据非线性方程组的解进行坐标变换，获取矢量水听器的立体阵；

利用矢量水听器的立体阵进行波束扫描，获取声源方位角估计值；

根据声源方位角估计值对立体阵进行幅相误差有源校正，获取阵体的姿态与幅相误差的联合校正。

2.根据权利要求1所述的一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法，其特征在于，根据所述的小尺寸矢量阵和信号接收系统获取小尺寸矢量阵的倾斜姿态的振速，具体为：

建立大地坐标系，坐标轴分别为i₀,j₀,k₀，分别指向东、北、天；倾斜前水平姿态的阵体坐标系，坐标轴分别为i,j,k；倾斜后倾斜姿态的阵体坐标系，坐标轴分别为i′,j′,k′；

阵体水平姿态第n个阵元xyz通道的振速由计算获取：

其中，R为姿态转换矩阵，为倾斜后阵体的k′轴与水平姿态阵体k轴的夹角，α为k′轴在ij平面上的投影与i轴的夹角，v_xn为阵体水平姿态下第n个阵元x通道的振速向量，v_yn为阵体水平姿态下第n个阵元y通道的振速向量，v_zn为阵体水平姿态下第n个阵元z通道的振速向量，v′_xn为阵体倾斜姿态下第n个阵元x通道的振速向量，v′_yn为阵体倾斜姿态下第n个阵元y通道的振速向量，v′_zn为阵体倾斜姿态下第n个阵元z通道的振速向量，Γ_xn为第n个阵元x通道的幅相误差，Γ_yn为第n个阵元y通道的幅相误差，Γ_zn为第n个阵元z通道的幅相误差。

3.根据权利要求1所述的一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法，其特征在于，根据所述的阵体水平姿态的振速构建非线性方程组并进行非线性方程组求解，具体为：

投放Q次声源，q＝1,2,...,Q，第q次投放的声源的大地坐标为(x_q,y_q,z_q)，阵体的大地坐标为(X,Y,Z)；阵体倾斜后，第n个阵元接收到的第q次投放的声源的各通道振速分别为v′_xnq,v′_ynq,v′_znq，构建Q个非线性方程构成的方程组：

其中，Re{·}为取实部运算，Im{·}为取虚部运算，为阵体水平姿态的i轴与大地坐标的i₀轴之间的夹角。

4.根据权利要求1或3所述的一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法，其特征在于，所述非线性方程组求解采用的是全局优化算法。

5.根据权利要求1所述的一种小尺寸矢量阵姿态与幅相误差联合校正方法，其特征在于，所述矢量水听器的立体阵进行波束扫描，获取声源方位角估计值，具体为：

ω_n＝exp(j2πfτ_n)，

其中，P(θ,φ)为空间谱，(·)^*为取共轭符号，ω_n为第n个阵元声压通道对应的权系数，p_n(f)为第n个阵元的声压通道接收信号的频谱值，(x′_n,y′_n,z′_n)为第n个阵元在倾斜姿态阵体坐标系下的坐标，(x_n,y_n,z_n)为第n个阵元在水平姿态阵体坐标系下的坐标，θ为为俯仰角的扫描角度，φ水平角的扫描角度，c为声速，τ_n为第n个阵元声压通道接收信号与参考阵元声压通道的时延。