[发明专利]一种快速投影测向方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列信号测向(DOA)技术领域，涉及一种快速投影测向方法。

背景技术

自第二次世界大战以来，潜艇的出现促使人们开始对水下声音信号定位技术进行研究，通常为阵列信号处理。早期的测向方法为常规波束形成，但该方法受到瑞利限的限制，分辨率低下。之后，很多学者致力于寻找出一种能有效提高测向分辨率的方法。

1967年，Burg提出最大熵谱法，意味着改善基阵分辨率研究成果的开始。该方法通过一个AR模型与测量数据的拟合，改进了常规波束形成中对未知的自相关项的假设。1969年，Capon提出了MVDR自适应波束形成法。该方法通过保证期望方向上的基阵响应为1，同时使其他方向上的基阵响应最小，以达到改善基阵的分辨率。之后，高分辨方位估计技术快速发展，其中典型的高分辨算法有Schmidt RO等人提出的多重信号分类(MUSIC)算法，该算法促进了基于特征子空间算法的兴起；除此之外，还有旋转不变子空间算法、子空间拟合算法等。

但是现有的信源快速投影测向方法过于复杂，效率低，测向时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单信源快速投影测向方法，解决了现有针对单信源的投影测向方法复杂，效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1：根据阵列的空间放置位置，确定一个参考方向以及参考点阵元，建立阵列信号一般模型；

步骤2：将空间角度进行划分；

步骤3：根据空间角度划分，针对每一个划分的角度，计算每一个阵元相对于参考点的时延，得到该角度上的阵元流形向量，再由阵元流形向量组合成阵列流形矩阵；

步骤4：将阵列流形矩阵归一化处理，使每一列模值为1，将阵列得到的一次采样数据与归一化的的阵列流形矩阵的每一列阵列流形向量做内积并取模，模值最大的列所对应的方向即为信号的方向。

本发明的有益效果是针对单信源的投影测向方法，方法简单，效率高，测量结果准确。

附图说明

图1为实施例1中用该投影方法做计算机仿真的模型图；

图2为假设信号来源方向为100度，其无噪声时，用该投影方向的计算机仿真的结果示意图；

图3为假设信号来源方向为100度，其有噪声时，用该投影方向的计算机仿真的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明通过将空间角度致密划分，真实信号只占有少数的几个划分角度，从而具有稀疏性，然后通过重构算法，估计出信源方位。

本发明对空间角度进行划分，设计出相应阵列的阵型流形矩阵并将其做归一化处理，然后将得到的数据，在归一化阵列流形矩阵的每一列上做投影，理论上，应该在信源来波方向对应的阵列流形向量上的投影应该为最大值，若阵列流形向量每一列都不一样，则最大值是唯一的，据此，设计出的一种简单可行的测向方法。

步骤1：根据阵列的空间放置位置，确定一个参考方向以及参考点阵元，建立阵列信号一般模型；设任意排列的基阵由M个阵元构成；入射信号为K个频率为f的窄带并且远场的复信号s_i(t),i＝1,...K，来波方向分别为θ_i(i＝1,...K)；阵元m(m＝1,...M)与参考点的距离为d_m。K表示总共的阵元数，对于第k个阵元信号s_k(t)，其来波方向为θ_k，在t时刻第m个阵元接收到的信号应该为：