[发明专利]基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，所述估计方法包括下列步骤：

S1、建立具有正交均匀线阵的超声波接收探头阵列，所述正交均匀线阵为水平均匀线阵和竖直均匀线阵；

S2、推导所述水平均匀线阵的接收信号模型；

S3、计算所述水平均匀线阵和所述竖直均匀线阵的接收信号表达式；

S4、分别计算所述水平均匀线阵的两个协方差矩阵R_hxx和R_hxy以及所述竖直均匀线阵的两个协方差矩阵R_vxx和R_vxy，对上述协方差矩阵进行特征值分解，利用求出的最小特征值得出C_hxx和C_hxy、C_vxx和C_vxy，其中C_hxx＝R_hxx-σ_x²I，C_hxy＝R_hxy-σ_x²Z，σ_x是水平线阵协方差矩阵的最小特征值；C_vxx＝R_vxx-σ_y²I，C_vxy＝R_vxy-σ_y²Z，σ_y是竖直线阵协方差矩阵的最小特征值；

分别计算矩阵束{C_hxx,C_hxy}和{C_vxx,C_vxy}的广义特征值分解，得到特征值λ_x1,λ_x2,…,λ_xK和λ_y1,λ_y2,…,λ_yK，其中K表示窄带目标声源的个数；

S5、建立声波在所述水平均匀线阵以及所述竖直均匀线阵上的阵列方向角θ_xi和θ_yi之间的关系式；

S6、根据阵列方向角θ_xi和θ_yi之间的关系式，对所述水平均匀线阵的第一旋转算子以及所述竖直均匀线阵的第二旋转算子中的对角元素进行配对；

S7、根据配对结果，并联系对角元素与θ_xi之间的关系式，计算出θ_xi的表达式

其中，φ_xi为矩阵Φ_x上的对角元素，Φ_x为第一旋转算子；φ_yi为矩阵Φ_y上的对角元素，Φ_y为第二旋转算子；K表示窄带目标声源的个数。

2.根据权利要求1所述的一种基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

在水中放置两个正交的所述水平均匀线阵和所述竖直均匀线阵，其中，每个均匀线阵都有M个接收阵元，且阵元间间距为d，K个窄带目标声源分别为S₁,S₂,…,S_K，中心频率为f，上述目标声源对应于所述水平均匀线阵的方向角分别为θ_x1,θ_x2,…,θ_xK，对应于所述竖直均匀线阵的方向角分别为θ_y1,θ_y2,…,θ_yK。