[发明专利]一种波达方位角的检测方法

摘要

本发明公开了一种波达方位角的检测方法，该方法包括以下步骤S1、接收数据信号s(t)；S2、将所述矢量阵第t次接收到的数据信号s(t)用振速传感器转化为向量形式并输出；S3、将步骤S2的公式中振速传感器的输出投影到某观测方向上，得到接收信号的合成振速表达式；S4、将声压矩阵与合成振速矩阵相乘，得到声压‑振速互协方差矩阵；S5、对互协方差矩阵做Unitary变换，生成矩阵R'＝PHRfbP；S6、对经过Unitary变换后的矩阵R'进行特征值分解，求等效的噪声子空间Un'＝PUn；S7、通过等效的噪声子空间生成多项式F(z)＝zM‑1QT(1/z)(Un')(Un')HQ(z)，再对F(z)求根；对产生的根进行鉴别，得到波达方向角；本技术方案在降低检测复杂度的同时，提高了检测精度。

主权项

一种波达方位角的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、设置M个矢量传感器等间距排列形成线型声矢量阵，并有K个远场窄带相干源信号投射到矢量阵上，以第一个阵元作为参考点，接收数据信号s(t)；其中，M≥10，K≤M；S2、将所述矢量阵第t次接收到的数据信号s(t)用振速传感器转化为向量形式并输出，该输出结果满足下列公式：yp(t)=A(φ)s(t)+ep(t)yvx(t)=A(φ)Φvxs(t)+evx(t)yvy(t)=A(φ)Φvys(t)+evy(t)]]>式中，yp(t)是第t次的声压分量，yvx(t)是第t次的x振速分量，yvy(t)是第t次的y振速分量，A(φ)是阵列流型矩阵，信号幅度为1，φ为到达角，s(t)是第t次接收的数据信号，Φvx和Φvy是系数矩阵，Φvx＝diag[cos(φ1),…,cos(φK)]，Φvy＝diag[sin(φ1),…,sin(φK)]，ep(t)、evx(t)和evy(t)分别表示声压分量上的噪声以及振速x、y轴分量上的噪声，φ1代表从第一个阵元接收到的到达角方向，φK代表从第K个阵元接收到的到达角方向；S3、将步骤S2的公式中振速传感器的输出投影到某观测方向上，得到接收信号的合成振速表达式：yvr＝cos(φr)yvx(t)+sin(φr)yvy(t)＝A(φ)Φvrs(t)+evr(t)式中，yvr是合成振速分量，cos(φr)、sin(φr)分别是x、y轴振速分量的加权因子，φr为观测角方向，A(φ)是阵列流型矩阵，Φvr是合成后的系数矩阵，s(t)是第t次接收的数据信号，evr(t)是合成后的噪声分量；S4、将声压矩阵与合成振速矩阵相乘，得到声压‑振速互协方差矩阵：式中，E为求期望，(·)H表示共轭转置，yp(t)为声压分量，yvr(t)为合成到观测方向上的振速分量；S5、对互协方差矩阵做Unitary变换，生成矩阵R'＝PHRfbP，其中矩阵Rfb是矩阵R经过前后向平滑处理后得到的，矩阵P是实值变换矩阵；当阵列中阵元数为偶数时，当阵列中阵元数为奇数时，式中，In为n×n维的单位矩阵，Jn为n×n维的反对角矩阵，反对角线上的值为1，其余为0，I3是3×3维的单位阵；S6、对经过Unitary变换后的矩阵R'进行特征值分解，求等效的噪声子空间Un'＝PUn；式中，P是实值变换矩阵，形式如上S5步骤中的描述，Un是矩阵R进行特征值分解后得到的噪声子空间；S7、通过等效的噪声子空间生成多项式F(z)＝zM‑1QT(1/z)(Un')(Un')HQ(z)，再对F(z)求根；对产生的根进行鉴别，离单位圆最近的K组解所表示的方向即所需求的波达方向角；其中，u＝[1,cosφ0,sinφ0]T；Q(z)表示矢量传感器的接收数据，φ0为接收到的到达角方向的初值，z为接收信号的指数表示，u为矢量传感器的加权因子矩阵，d为阵元间距，θ为要检测的到达角，λ为信号波长。