CN108519576A - 基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 - Google Patents
基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108519576A CN108519576A CN201810234211.XA CN201810234211A CN108519576A CN 108519576 A CN108519576 A CN 108519576A CN 201810234211 A CN201810234211 A CN 201810234211A CN 108519576 A CN108519576 A CN 108519576A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array
- linear array
- horizontal
- uniform linear
- uniform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 67
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 34
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 3
- XEBWQGVWTUSTLN-UHFFFAOYSA-M phenylmercury acetate Chemical compound CC(=O)O[Hg]C1=CC=CC=C1 XEBWQGVWTUSTLN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置，使用一个二维的夹角可调非均匀线阵作为接收阵列，分别对两个线阵应用ESPRIT算法，然后根据两线阵之间的角度关系，使最终结果与水下声速无关，实现了对传统ESPRIT算法的改进。同时由于采用夹角可调的线阵，可以改变两线阵之间的夹角进行多次测量，从而更好地消除估计误差。本发明结合了夹角可调线阵的优点和非均匀线阵的优点，估计精度高，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及目标定位的技术领域，特别涉及一种基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置。
背景技术
阵列信号处理技术在众多领域已得到广泛应用，而阵列信号处理的基本问题之一是空间信号波达方向估计(DOA估计)。而在水面放置传感器阵列利用阵列信号处理技术来对水下目标物进行方位估计的方法就是水下DOA估计。现有的水下DOA估计方法主要有MUSIC算法和ESPRIT算法。它们同属于特征子空间类算法，此类算法通过对阵列接收数据的数学分解(如奇异值分解、特征分解及QR分解等)，将接收数据划分为两个相互正交的子空间：一个与信号源的阵列流型空间一致的信号子空间和一个与信号子空间正交的噪声子空间，它利用两个子空间的正交性可以大大提高算法的分辨力。特征子空间类算法从处理方式上分为两类：一类是以MUSIC算法为代表的噪声子空间类算法；另一类是便以ESPRIT算法为代表的信号子空间类算法。传统的DOA估计算法大都是基于均匀线阵，而在阵元个数相同的情况下，非均匀线阵能获得比均匀线阵更大的孔径，从而提高了分辨率，并且非均匀线阵测向精度高，抗模糊性强。此外，在实际环境中很难控制每两个阵元之间的间距完全相等，所以非均匀线阵的结构特点给阵列的排布方式带来了很大的灵活性。
目前基于非均匀线阵的水下波达方向估计方法研究中，多采用固定直角的正交线阵，同时在算法中都假定水下声速为一个已知量，实际上水下环境十分复杂，声速也是不断变化的，因此使用固定夹角和固定声速会降低估计精度。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，通过对两个非均匀线阵的接收信号进行处理，在波达方向估计中消除声速这个因子，从而消除水下声速不确定性对目标定位精度的影响，非均匀线阵的使用也给阵列的排布方式带来了很大的灵活性。同时由于两均匀线阵夹角可变，在实际测量中可以改变夹角进行多次测量，更好地消除误差。
本发明的另一目的在于提供一种基于可调夹角非均匀线阵的水下波达方向估计装置，该装置可以设置多个不同的线阵夹角值进行测量。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，包括以下步骤：
S1、根据接收到的信号得出水平非均匀线阵的接收信号矩阵X(t)和倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵Y(t)；
具体的：
窄带目标声源为S，中心频率为f；在水中放置两个夹角为αn的非均匀线阵，一个水平方向的非均匀线阵和一个倾斜的非均匀线阵，分别设为x轴和y轴；声波入射方向与水平均匀线阵正轴方向的夹角为β,β∈(0,π)；两个线阵夹角值为αn,n＝1,2,...,N且αn∈(0,π/2)；
两非均匀线阵都有M个接收阵元；水平非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为x1,x2,…,xm,m＝1,2,…,M，水平非均匀线阵阵元的平均间距为倾斜非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为y1,y2,…,ym,m＝1,2,…,M，倾斜非均匀线阵阵元的平均间距为
当线阵夹角为αn时，目标声源对应于水平线阵的方向角为θnx，对应于倾斜线阵的方向角为θny；
水平非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
X(t)＝Axsx(t)+Nx(t)
其中，sx(t)表示t时刻到达水平非均匀线阵阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号；为M×1的水平非均匀线阵的导向矢量矩阵，X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的接收信号矩阵，Nx(t)＝[nx1(t),nx2(t),…,nxM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的噪声矩阵；
倾斜非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
Y(t)＝Aysy(t)+Ny(t)
其中，sy(t)表示t时刻到达倾斜非均匀线阵阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号，为M×1的倾斜非均匀线阵的导向矢量矩阵，Y(t)＝[y1(t),y2(t),…,yM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵，Ny(t)＝[ny1(t),ny2(t),…,nyM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的噪声矩阵；
S2、直接用EPSRIT算法对X(t)和Y(t)进行估计，得到第一次估计后的水平非均匀线阵的水平旋转算子Φx1和倾斜非均匀线阵的倾斜旋转算子Φy1；
S3、利用Φx1和Φy1分别得到水平初始相位补偿矩阵Bx1(θnx1)和倾斜初始相位补偿矩阵By1(θny1)，从而计算出经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号矩阵和参考倾斜均匀线阵的接收信号矩阵
具体的：
Px(θnx)表示实际水平非均匀线阵和参考水平均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移，
第一估计后的Px(θnx)值：
水平初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号阵列为：
Py(θny)表示实际倾斜非均匀线阵和参考倾斜均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移，第一估计后的Py1(θny1)值：
倾斜初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考倾斜均匀线阵的接收信号阵列为：
S4、对初始相位补偿后的水平接收信号阵列和倾斜接收信号阵列进行迭代，得到最终的水平旋转算子Φx和倾斜旋转算子Φy的值；
具体的：
对于初始相位补偿后的水平均匀线阵的接收阵列再次利用ESPRIT算法对其进行DOA估计，得到第二次估计后的水平旋转算子的值Φx2，判断是否小于ε，其中ε是一个根据实际情况而定的阈值，若小于ε，则Φx2就是真实角度θx对应的水平旋转算子Φx；若不小于ε，则利用Φx2继续根据步骤S3的步骤更新相位补偿矩阵并估计出第二次相位补偿后的均匀线阵接收信号阵列然后对其进行第三次估计得到水平旋转算子Φx3，判断其是否收敛，若不收敛，则继续迭代，直至Φxt满足以下判断准则:
其中Φxt表示第t次估计后得到的水平旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值；则有Φx＝Φxt；
对于初始相位补偿后的倾斜均匀线阵的接收阵列同样利用ESPRIT算法对其进行估计和迭代，当Φyt满足以下判断准则时：
其中Φyt表示第t次估计后得到的倾斜旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值；则有Φy＝Φyt；
S5、计算出当前线阵夹角值下的波达方向角
优选的，改变两均匀线阵之间的夹角αn,n＝1,2,...,N，重复步骤S1至步骤S5；对于不同的线阵夹角αn，求出对应的波达方向角，最后对N个结果取平均值得出最终结果θx。
优选的，v为声波在探测路径上的速度，取v为其范围中的最小值以确定λ的值。
优选的，水平非均匀线阵各阵元之间的间距与倾斜非均匀线阵各阵元之间的间距相等，即xm-xm-1＝ym-ym-1,m＝2,3,…,M。
优选的，水平非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为x1,x2,…,xm,m＝1,2,…,M，其中水平非均匀线阵阵元的平均间距为λ为声波的波长；
倾斜非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为y1,y2,…,ym,m＝1,2,…,M，其中倾斜非均匀线阵阵元的平均间距为
一种基于可调夹角非均匀线阵的水下波达方向估计装置，包括数据处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块；所有模块都与数据处理与控制模块直接相连，同时电源模块与所有模块相连，为这些模块供电。
优选的，数据处理与控制模块包括一对A/D、D/A转换器和一个处理器，可以控制发射模块，使发射模块发射指定的信号；可以控制接收模块的夹角可调线阵，使两非均匀线阵的夹角转至设定值；还能够对接收模块传过来的信号进行处理，法计算出波达方向角，然后将结果传输至输出模块。
优选的，接收模块包括两个以非均匀间距摆放的超声波探头阵列、步进电机和步进电机驱动电路；步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。
具体的，在水平阵列末端有一个的固定支架，步进电机定子连接在此支架上，倾斜非均匀阵列安装到步进电机转子上，并且保证水平阵列和倾斜阵列在同一平面上，倾斜阵列可由步进电机带动旋转，从而达到两线阵夹角调节的目的。
具体的，固定支架采用塑料材质。
优选的，发射模块包括一个阻抗匹配电路和一个超声波发射探头，通过D/A转换器与处理器相连。
优选的，输出模块包括一个USB接口和一个显示器；能够提供人机交互，将数据处理与控制模块中处理好的数据通过USB接口输出到外部装置或者在显示器上显示出来。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本专利使用一个二维的夹角可调非均匀线阵作为接收阵列，分别对两个线阵应用ESPRIT算法，然后根据两线阵之间的角度关系，使最终结果与水下声速无关，实现了对传统ESPRIT算法的改进，同时由于采用夹角可调的线阵，可以改变两线阵之间的夹角进行多次测量，从而更好地消除估计误差。因此本专利结合了夹角可调线阵的优点和非均匀线阵的优点，估计精度高，具有较强的实用性。
1、本发明采用夹角可调的非均匀线阵作为接收阵列，再利用ESPRIT算法进行水下波达方向估计。与传统的采用均匀接收阵列的方法相比，本发明提高了估计结果的角度分辨力，侧向精度和抗模糊性，同时还使超声波接收探头的摆放具有很强的灵活性。
2、本发明与利用传统ESPRIT算法进行水下目标波达方向估计的方法相比更具有实用性，估计精确度也更高。传统的ESPRIT算法通常假定声速为一个常量，而在实际的复杂水下环境中，声速往往是不断变化的，如果把其当成一个常量来进行计算的话，会导致较大的误差。本发明采用两个夹角可以调节的非均匀线阵，通过两个阵列夹角与波达方向角之间的关系消去了声速这个变量，使得最后的运算结果与声速无关，从而提高了估计精度，同时由于两线阵夹角可变，通过取不同值进行多次测量，可以更好的消除误差。
3、本发明装置在传统的测量装置上进行了改进，使用夹角可调节的非均匀线阵，可行性强，安装简单。除此之外，现代处理器计算处理能力的不断提高，这使得本发明所使用的处理器等芯片的集成度高，并且计算能力强，从而保证了本发明的可行性。
附图说明
图1为实施例1所用的夹角可调非均匀线阵模型。
图2为实施例1水平非均匀线阵的接收信号模型。
图3为实施例1水平非均匀线阵以及对应的参考水平均匀线阵示意图。
图4为实施例1倾斜非均匀线阵以及对应的参考倾斜均匀线阵示意图。
图5为实施例1信号从区域1入射时的夹角可调非均匀线阵模型。
图6为实施例1信号从区域2入射时的夹角可调非均匀线阵模型。
图7为实施例1信号从区域3入射时的夹角可调非均匀线阵模型。
图8为实施例1信号从区域4入射时的夹角可调非均匀线阵模型。
图9为实施例1方法的流程图。
图10为实施例2装置的模块示意图。
图11为实施例2装置的硬件结构模块图。
图12为实施例2装置接收模块连接示意。
图13为实施例2装置接收模块连接俯视图。
图14为实施例2装置接收模块连接侧视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明采用两个夹角可调的非均匀线阵，窄带目标声源为S，中心频率为f。声波入射方向与水平均匀线阵正轴方向的夹角为β,β∈(0,π)；本发明方法将测量N次不同的线阵夹角值αn,n＝1,2,...,N且αn∈(0,π/2)，具体步骤如下：
步骤一：建立夹角可调非均匀线阵的信号接收模型。如图1所示，在水中放置两个夹角为αn的非均匀线阵，一个水平方向的非均匀线阵和一个倾斜的非均匀线阵，分别设为x轴和y轴。两非均匀线阵都有M个接收阵元，水平非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为x1,x2,…,xm,m＝1,2,…,M，其中水平非均匀线阵阵元的平均间距为λ为声波的波长，即水平非均匀线阵两相邻阵元之间的间距要小于声波信号的半波长；倾斜非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为y1,y2,…,ym,m＝1,2,…,M，其中 即倾斜非均匀线阵两相邻阵元之间的间距要小于声波信号的半波长；由于而声波在探测路径上的速度v是未知的，因此取v为其范围中的最小值以确定λ的值，从而得到非均匀线阵阵元之间平均间距的范围。水平非均匀线阵各阵元之间的间距与倾斜非均匀线阵各阵元之间的间距相等，即xm-xm-1＝ym-ym-1,m＝2,3,…,M。根据线阵夹角αn以及声波入射方向与x轴正轴方向的夹角β将声波信号入射区域设为4个：当β∈(0,αn)时，声波信号为区域1入射；当β∈(αn,π/2)时，声波信号为区域2入射；当β∈(π/2,π/2+αn)时，声波信号为区域3入射；当β∈(π/2+αn,π)时，声波信号为区域4入射。
当线阵夹角为αn时，目标声源对应于水平线阵的方向角为θnx，对应于倾斜线阵的方向角为θny。对于水平非均匀线阵，水平非均匀线阵接收信号的示意图如图2所示，以处于位置x1处的第一个阵元为参考阵元，则第一个阵元接收的信号为：x1(t)＝sx(t)+nx1(t)，其中sx(t)表示t时刻到达水平非均匀线阵第一个阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号，nx1(t)表示水平非均匀线阵上第一个阵元上的噪声。
接收信号满足窄带条件，即当信号延迟远小于带宽倒数时，延迟作用相当于使基带信号产生一个相移。那么水平非均匀线阵上第m个阵元在同一时刻接收到的信号为：xm(t)＝sx(t)am(θnx)+nxm(t),m＝1,2,…,M，其中am(θnx)中v表示声波在探测路径上的速度，nxm(t)表示水平非均匀线阵上第m个阵元上的噪声。
于是，水平非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
X(t)＝Axsx(t)+Nx(t) (公式1)
其中，为M×1的水平非均匀线阵的导向矢量矩阵，
X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的接收信号矩阵，
Nx(t)＝[nx1(t),nx2(t),…,nxM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的噪声矩阵。
对于倾斜非均匀线阵，以处于位置y1处的第一个阵元为参考阵元，则第一个阵元接收的信号为：y1(t)＝sy(t)+ny1(t)，其中sy(t)表示t时刻到达倾斜非均匀线阵第一个阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号，其中ny1(t)表示倾斜非均匀线阵上第一个阵元上的噪声。那么倾斜非均匀线阵上第m个阵元在同一时刻接收到的信号为：ym(t)＝sy(t)am(θny)+nym(t),m＝1,2,…,M，其中am(θny)中v表示声波在探测路径上的速度，nym(t)表示倾斜非均匀线阵上第m个阵元上的噪声。
于是，倾斜非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
Y(t)＝Aysy(t)+Ny(t) (公式2)
其中，为M×1的倾斜非均匀线阵的导向矢量矩阵，
Y(t)＝[y1(t),y2(t),…,yM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵，
Ny(t)＝[ny1(t),ny2(t),…,nyM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的噪声矩阵。
步骤二：推导水平非均匀线阵和倾斜非均匀线阵的相位补偿矩阵。对于水平非均匀线阵，如图3所示，线阵X是实际水平非均匀的M元线阵，线阵是水平非均匀线阵对应的参考水平均匀M元线阵，其中参考水平均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点的位置分别为参考水平均匀线阵第一个阵元和最后一个阵元的位置与实际水平非均匀线阵第一个阵元和最后一个阵元的位置相同，即：并且参考水平均匀线阵的阵元间距为则实际水平非均匀线阵和参考水平均匀线阵之间的位置差Δx可表示为：
其中，
那么，参考水平均匀线阵的导向矩阵可以表示为实际水平非均匀线阵和参考水平均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移Px(θnx)可以表示为：
从而可得实际水平非均匀线阵的导向矩阵与参考水平均匀线阵的导向矩阵之间的关系为：
定义θnx方向上的水平相位补偿矩阵Bx(θnx)为Px(θnx)的逆矩阵，即水平相位补偿矩阵可表示为：
将式(6)代入式(5)，并整理可得：
对于实际水平非均匀线阵接收到的数据，有X(t)＝Axsx(t)+Nx(t)，那么对其进行相位补偿后得到的参考均匀线阵接收到的数据有：
因为是参考水平均匀线阵的接收信号矩阵，即接收数据，而参考均匀线阵具有移不变性，所以可以用ESPRIT算法对接收信号矩阵进行DOA估计，从而可求出对应于水平线阵的方向角θnx。
对于倾斜非均匀线阵，如图4所示，线阵Y是实际倾斜非均匀的M元线阵，线阵是倾斜非均匀线阵对应的参考倾斜均匀M元线阵，其中参考倾斜均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点的位置分别为参考倾斜均匀线阵第一个阵元和最后一个阵元的位置与实际倾斜非均匀线阵第一个阵元和最后一个阵元的位置相同，即：并且参考倾斜均匀线阵的阵元间距则实际倾斜非均匀阵列和参考倾斜均匀阵列之间的位置差可表示为：
其中，
那么，参考均匀线阵的导向矩阵为
实际倾斜非均匀线阵和参考倾斜均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移Py(θny)可以表示为：
从而可得实际倾斜非均匀线阵的导向矩阵与参考倾斜均匀线阵的导向矩阵之间的关系为：
定义θny方向上的倾斜相位补偿矩阵By(θny)为Py(θny)的逆矩阵，即倾斜相位补偿矩阵可表示为：
将式(12)代入式(11)，并整理可得：
对于实际倾斜非均匀线阵接收到的数据，有Y(t)＝Aysy(t)+Ny(t)，那么对其进行相位补偿后得到的参考均匀线阵接收到的数据有：
因为是参考倾斜均匀线阵的接收信号矩阵，即接收数据，而参考均匀线阵具有移不变性，所以可以用ESPRIT算法对倾斜均匀线阵的接收信号矩阵进行DOA估计，同样可求出对应于倾斜线阵的方向角θny。
步骤三：分别求出两非均匀线阵的初始相位补偿矩阵以及经过初始相位补偿后的参考均匀线阵接收信号阵列。
因为相位补偿矩阵中含有入射波的方向角，而入射波的方向角一开始是未知的，所以需要先计算出方向角的一个近似值来构造初始相位补偿矩阵，从而得到近似的参考均匀线阵的接收信号矩阵。采用ESPRIT算法直接对实际的非均匀线阵进行DOA估计，可以得到真实方向角的一个近似值。
对于实际水平非均匀线阵的接收信号矩阵X(t)，直接用ESPRIT算法对X(t)进行估计，可以得到水平旋转算子的值Φx，其中从而可得到第一次估计后θnx的值：
其中θnx1表示第一次估计后得到的θnx值，Φx1表示第一次估计后得到的水平旋转算子Φx值。
将式(15)代入式(4)，可得：其中，Px1(θnx1)表示第一估计后的Px(θnx)值。
因此，水平初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号阵列为：
对于实际倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵Y(t)，直接用ESPRIT算法对Y(t)进行估计，可以得到倾斜旋转算子的值Φy，其中从而可得到第一次估计后θny的值：
其中θny1表示第一次估计后得到的θny值，Φy1表示第一次估计后得到的倾斜旋转算子Φy值。
将式(17)代入式(10)，可得：其中，Py1(θny1)表示第一估计后的Py(θny)值。
因此，倾斜初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考倾斜均匀线阵的接收信号阵列为：
步骤四：对初始相位补偿后的水平接收信号阵列和倾斜接收信号阵列进行迭代，得到最终的水平旋转算子Φx和倾斜旋转算子Φy的值。
因为当相位补偿矩阵是基于每个接近于真实信号的角度时，所得角度将收敛于该真实信号的角度，而由公式(15)和公式(17)知，当角度确定时，旋转算子也将确定，因此在迭代过程中，每次估计的旋转算子的值也将收敛。因此，对于初始相位补偿后的水平均匀线阵的接收阵列再次利用ESPRIT算法对其进行DOA估计，得到第二次估计后的水平旋转算子的值Φx2，判断是否小于ε，其中ε是一个根据实际情况而定的阈值，若小于ε，则Φx2就是真实角度θx对应的水平旋转算子Φx；若不小于ε，则利用Φx2继续根据步骤三的步骤更新相位补偿矩阵并估计出第二次相位补偿后的均匀线阵接收信号阵列然后对其进行第三次估计得到水平旋转算子Φx3，判断其是否收敛，若不收敛，则继续迭代，直至当Φxt满足以下判断准则时:
其中Φxt表示第t次估计后得到的水平旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值。则有Φx＝Φxt，于是声波相对于水平非均匀线阵的方向角为：
对于初始相位补偿后的倾斜均匀线阵的接收阵列同样利用ESPRIT算法对其进行估计和迭代，当Φyt满足以下判断准则时:
其中Φyt表示第t次估计后得到的倾斜旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值。则有Φy＝Φyt，于是声波相对于倾斜非均匀线阵的方向角为：
步骤五：建立声波信号从不同区域入射时两个方向角θnx、θny与线阵夹角αn之间的关系，进而求出方向角θnx。
(1)当声波从区域1入射时，如图5所示，θ1i为声波入射方向与水平线阵法线的夹角，θ1j为声波入射方向与倾斜线阵法线的夹角，此时有θ1i+θ1j＝π-αn。由于处在x轴上的阵列信号是以处在x轴最负方向的阵元为参考阵元的。因此当声波从区域1中入射时，参考阵元是最晚接收到信号的，从而可以得到时延参数τ小于0，又因为所以此时有θnx＝-θ1i，同理有θny＝-θ1j。综上可得出：
θny＝-θnx+αn-π (公式23)
(2)当声波从区域2入射时，如图6所示，θ2i为声波入射方向与水平线阵法线的夹角，θ2j为声波入射方向与倾斜线阵法线的夹角，此时有θ2j-θ2i＝αn，根据(1)中所用分析方法，此时有θnx＝-θ2i，θny＝-θ2j，综上可得出：
θny＝θnx-αn (公式24)
(3)当声波从区域3入射时，如图7所示，θ3i为声波入射方向与水平线阵法线的夹角，θ3j为声波入射方向与倾斜线阵法线的夹角，此时有θ3i+θ3j＝αn，根据(1)中所用分析方法，此时有θnx＝θ3i，θny＝-θ3j，综上同样可得到(公式24)。
(4)当声波从区域4入射时，如图8所示，θ4i为声波入射方向与水平线阵法线的夹角，θ4j为声波入射方向与倾斜线阵法线的夹角，此时有θ4i-θ4j＝αn，根据(1)中所用分析方法，此时有θnx＝θ4i，θny＝θ4j，综上同样可得到(公式24)。
根据公式(23)和公式(24)可以得到：
sinθny＝sin(θnx-αn) (公式25)
结合公式(20)、公式(22)和公式(25)以及关系式dx＝dy，可以得出
步骤六：改变两均匀线阵之间的夹角αn,n＝1,2,...,N，重复步骤1至步骤5。对于不同的线阵夹角αn，由公式(26)求出对应的波达方向角，最后对N个结果取平均值得出最终结果θx。根据以上方法流程可知，本发明提出的基于夹角可调非均匀线阵的DOA估计算法在不需要知道声速大小的情况下就可以利用ESPRIT算法对θx进行精确估计，而且充分利用了非均匀线阵的优点，同时通过改变两线阵之间的夹角进行多次估计最后取平均值，可以有效地消除误差。
以上的方法流程图可以由图9表示。
实施例2
本发明提供的基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计装置包括数据处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块，如图10和图11所示。
数据处理与控制模块由一对A/D、D/A转换器和一个处理器组成，是整个装置的核心部分，其它所有模块都与它直接相连。它可以控制发射模块，使发射模块发射指定的信号；可以控制接收模块的夹角可调线阵，使两非均匀线阵的夹角转至设定值；还能够对接收模块传过来的信号进行处理，通过本发明的方法计算出波达方向角，然后将结果传输至输出模块。
接收模块包括两个以非均匀间距摆放的超声波探头阵列，步进电机和步进电机驱动电路。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，当步进电机驱动电路收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动固定的角度，称为步距角。所以可以通过使数据处理与控制模块发射一定数量的脉冲信号来达到期望的角度值。如图12所示，水平非均匀阵列L1和步进电机固定在一起，倾斜非均匀阵列2安装到步进电机上并且保证阵列1和阵列2在同一平面上，阵列2可由步进电机带动旋转，从而达到两线阵夹角调节的目的。图13和图14分别为装置连接俯视图和侧视图，如图所示，在阵列L1末端有一个的固定支架，因为接收模块会放置在水中，所以固定支架采用塑料材质以增大浮力。步进电机定子连接在此支架上，步进电机转子连接阵列L2。两阵列还能接收从目标声源发射回来的信号，然后将其发送至数据处理与控制模块进行处理。
发射模块由一个阻抗匹配电路和一个超声波发射探头组成，通过D/A转换器与处理器相连，能够根据处理器发出的指令发射指定的信号。
输出模块由一个USB接口和一个显示器组成，并且与数据处理与控制模块和电源模块相连。它能够提供人机交互，将数据处理与控制模块中处理好的数据通过USB接口输出到外部装置或者在显示器上显示出来。
电源模块由一个电源组成，并且与数据处理与控制模块、发射模块、接收模块和输出模块相连。它能够为这些模块供电。
本发明装置的主要工作流程如下：在实测过程中根据想要发射的信号参数，通过数据处理与控制模块输入对应的参数，使处理器产生相应的数字信号，然后通过D/A转换后传给发射模块，超声波发射探头就能产生我们需要的信号并进行发射。两非均匀线阵之间的夹角值可以通过数据处理与控制模块进行设定，处理器发送特定的脉冲信号到步进电机驱动电路，然后驱动步进电机转动至需要的角度。接收模块中的接收阵列收到从目标声源反射回来的信号后将其通过A/D转换成数字信号后发送给处理器，然后处理器根据本发明提供的方法计算出结果。最后数据处理与控制模块将计算结果传给输出模块，输出模块将结果通过USB接口传给外部设备或者通过显示器显示出来。电源模块为所有其它模块供电。
实施例3
本发明装置包括数据处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块。数据处理与控制模块可以用DSP芯片实现(如：TI公司TMS320VC5509A型号的DSP芯片)，此DSP芯片可实现A/D转换和D/A转换的功能，并能够实现非均匀线阵的旋转算子和最终波达方向的计算；接收模块中的步进电机采用东芝公司的23HY6606-CP型号的电机，此步进电机的步距角为1.8度，步进电机驱动电路采用东芝公司的TC78S600FTG型芯片。此外接收模块还使用两个夹角可调的非均匀直线阵列，其中每个阵列包括多个超声接收探头，并且数量相同，两非均匀阵列按图12所示组装；发射模块使用一个超声波发射探头；输出模块使用一个USB接口和一个LCD显示屏。图10即为本发明所述装置的硬件结构模块图。
本发明的主要工作步骤具体如下：
步骤1：按图11连接好具体装置，其中接收模块中的每个非均匀线阵中的阵元个数M定为8。利用数据处理与控制模块发送指令，控制超声发射探头发射单频超声信号s(t)，信号的频率为fs＝10kHz，脉冲长度5ms；海水中声速范围大致为1430m/s-1550m/s，则取最小声速为1430m/s，可以求出最小半波长为7.15cm。所以设置两个非均匀线阵的平均间距为5cm，即第一个阵元和最后一个阵元相隔35cm。任意两相邻线阵之间的距离必须小于7.15cm，在满足此限制条件下可以任意选取阵元间距，这里两个非均匀线阵的取间距都分别取为4cm,5cm,4cm,3cm,6cm,6cm,7cm。设置5个不同的线阵夹角值，即取N＝5，分别为15°，30°，45°，60°，75°，在数据处理与控制模块设定线阵夹角值，首先将两非均匀线阵夹角转为15°。在水下放置一个目标声源，入射到水平阵列的方向角为60°。
步骤2：对超声接收探头线阵接收到的目标声源信号进行采样；水平非均匀线阵接收到的信号为x1(t),x2(t),…,x8(t)，倾斜非均匀线阵接收的信号为y1(t),y2(t),…,y8(t)。共采样接收200次，并将接收到的信号传递给数据处理与控制模块进行分析处理。
步骤3：信号在处理模块中的分析处理步骤具体如下：
1)根据接收到的信号得出水平非均匀线阵的接收信号矩阵X(t)和倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵Y(t)，随后直接用EPSRIT算法对X(t)和Y(t)进行估计，得到第一次估计后的水平非均匀线阵的水平旋转算子Φx1和倾斜非均匀线阵的倾斜旋转算子Φy1。
2)利用Φx1和Φy1分别得到水平初始相位补偿矩阵Bx1(θnx1)和倾斜初始相位补偿矩阵By1(θny1)，从而计算出经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号矩阵和参考倾斜均匀线阵的接收信号矩阵
3)利用ESPRIT算法对进行估计，得到第二次估计后的水平旋转算子Φx2和倾斜旋转算子Φy2。
4)判断前后两次估计的旋转算子是否收敛，即是否满足和其中，阈值ε的值设定为0.05，若满足，则Φx＝Φxt且Φy＝Φyt；若不满足，重复步骤(2)至步骤(4)。
5)利用估计出最终旋转算子Φx、Φy和线阵夹角，计算出当前线阵夹角值下的波达方向角
步骤4：将计算出的方位角信息存储下来，并传送给输出模块，使其通过USB接口输出给外部装置或者显示在LCD显示屏上。
步骤5：改变两水平线阵之间的夹角，分别使用30°，45°，60°，75°根据每次计算出来的结果最后取平均值，根据本发明方法估计出的方位角60°，与实际角度相同，说明估计结果正确，本发明方法及装置可行。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据接收到的信号得出水平非均匀线阵的接收信号矩阵X(t)和倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵Y(t)；
具体的：
窄带目标声源为S，中心频率为f；在水中放置两个夹角为αn的非均匀线阵，一个水平方向的非均匀线阵和一个倾斜的非均匀线阵，分别设为x轴和y轴；声波入射方向与水平均匀线阵正轴方向的夹角为β,β∈(0,π)；两个线阵夹角值为αn,n＝1,2,...,N且αn∈(0,π/2)；
两非均匀线阵都有M个接收阵元；水平非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为x1,x2,…,xm,m＝1,2,…,M，水平非均匀线阵阵元的平均间距为倾斜非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为y1,y2,…,ym,m＝1,2,…,M，倾斜非均匀线阵阵元的平均间距为
当线阵夹角为αn时，目标声源对应于水平线阵的方向角为θnx，对应于倾斜线阵的方向角为θny；
水平非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
X(t)＝Axsx(t)+Nx(t)
其中，sx(t)表示t时刻到达水平非均匀线阵阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号；为M×1的水平非均匀线阵的导向矢量矩阵，X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的接收信号矩阵，Nx(t)＝[nx1(t),nx2(t),…,nxM(t)]T为M×1的水平非均匀线阵的噪声矩阵；
倾斜非均匀线阵的接收信号模型可表示为：
Y(t)＝Aysy(t)+Ny(t)
其中，sy(t)表示t时刻到达倾斜非均匀线阵阵元上的目标信号，即从目标反射回来的声波信号，为M×1的倾斜非均匀线阵的导向矢量矩阵，Y(t)＝[y1(t),y2(t),…,yM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的接收信号矩阵，Ny(t)＝[ny1(t),ny2(t),…,nyM(t)]T为M×1的倾斜非均匀线阵的噪声矩阵；
S2、直接用EPSRIT算法对X(t)和Y(t)进行估计，得到第一次估计后的水平非均匀线阵的水平旋转算子Φx1和倾斜非均匀线阵的倾斜旋转算子Φy1；
S3、利用Φx1和Φy1分别得到水平初始相位补偿矩阵Bx1(θnx1)和倾斜初始相位补偿矩阵By1(θny1)，从而计算出经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号矩阵和参考倾斜均匀线阵的接收信号矩阵
具体的：
Px(θnx)表示实际水平非均匀线阵和参考水平均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移，
第一估计后的Px(θnx)值：
水平初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考水平均匀线阵的接收信号阵列为：
Py(θny)表示实际倾斜非均匀线阵和参考倾斜均匀线阵阵元位置的偏差引起的相位偏移，第一估计后的Py1(θny1)值：
倾斜初始相位补偿矩阵为：
于是，经过初始相位补偿后的参考倾斜均匀线阵的接收信号阵列为：
S4、对初始相位补偿后的水平接收信号阵列和倾斜接收信号阵列进行迭代，得到最终的水平旋转算子Φx和倾斜旋转算子Φy的值；
具体的：
对于初始相位补偿后的水平均匀线阵的接收阵列再次利用ESPRIT算法对其进行DOA估计，得到第二次估计后的水平旋转算子的值Φx2，判断是否小于ε，其中ε是一个根据实际情况而定的阈值，若小于ε，则Φx2就是真实角度θx对应的水平旋转算子Φx；若不小于ε，则利用Φx2继续根据步骤S3的步骤更新相位补偿矩阵并估计出第二次相位补偿后的均匀线阵接收信号阵列然后对其进行第三次估计得到水平旋转算子Φx3，判断其是否收敛，若不收敛，则继续迭代，直至Φxt满足以下判断准则:
其中Φxt表示第t次估计后得到的水平旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值；则有Φx＝Φxt；
对于初始相位补偿后的倾斜均匀线阵的接收阵列同样利用ESPRIT算法对其进行估计和迭代，当Φyt满足以下判断准则时：
其中Φyt表示第t次估计后得到的倾斜旋转算子的值，ε是一个根据实际情况而定的阈值；则有Φy＝Φyt；
S5、计算出当前线阵夹角值下的波达方向角
2.根据权利要求1所述的基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，改变两均匀线阵之间的夹角αn,n＝1,2,...,N，重复步骤S1至步骤S5；对于不同的线阵夹角αn，求出对应的波达方向角，最后对N个结果取平均值得出最终结果θx。
3.根据权利要求1所述的基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，水平非均匀线阵各阵元之间的间距与倾斜非均匀线阵各阵元之间的间距相等，即xm-xm-1＝ym-ym-1,m＝2,3,…,M。
4.根据权利要求1所述的基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，水平非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为x1,x2,…,xm,m＝1,2,…,M，其中水平非均匀线阵阵元的平均间距为λ为声波的波长；
倾斜非均匀线阵第一阵元到第m个阵元相对于原点O的位置分别为y1,y2,…,ym,m＝1,2,…,M，其中倾斜非均匀线阵阵元的平均间距为
5.根据权利要求4所述的基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法，其特征在于，v为声波在探测路径上的速度，取v为其范围中的最小值以确定λ的值。
6.基于权利要求1所述方法的水下波达方向估计装置，其特征在于，包括数据处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块；所有模块都与数据处理与控制模块直接相连，同时电源模块与所有模块相连，为这些模块供电。
7.根据权利要求6所述的水下波达方向估计装置，其特征在于，数据处理与控制模块包括一对A/D、D/A转换器和一个处理器，可以控制发射模块，使发射模块发射指定的信号；可以控制接收模块的夹角可调线阵，使两非均匀线阵的夹角转至设定值；还能够对接收模块传过来的信号进行处理，法计算出波达方向角，然后将结果传输至输出模块。
8.根据权利要求6所述的水下波达方向估计装置，其特征在于，发射模块包括一个阻抗匹配电路和一个超声波发射探头，通过D/A转换器与处理器相连；接收模块包括两个以非均匀间距摆放的超声波探头阵列、步进电机和步进电机驱动电路；步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。
9.根据权利要求6所述的水下波达方向估计装置，其特征在于，在水平阵列末端有一个的固定支架，步进电机定子连接在此支架上，倾斜非均匀阵列安装到步进电机转子上，并且保证水平阵列和倾斜阵列在同一平面上，倾斜阵列可由步进电机带动旋转，从而达到两线阵夹角调节的目的。
10.根据权利要求6所述的水下波达方向估计装置，其特征在于，输出模块包括一个USB接口和一个显示器；能够提供人机交互，将数据处理与控制模块中处理好的数据通过USB接口输出到外部装置或者在显示器上显示出来。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810234211.XA CN108519576B (zh) | 2018-03-21 | 2018-03-21 | 基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810234211.XA CN108519576B (zh) | 2018-03-21 | 2018-03-21 | 基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108519576A true CN108519576A (zh) | 2018-09-11 |
| CN108519576B CN108519576B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=63433848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810234211.XA Expired - Fee Related CN108519576B (zh) | 2018-03-21 | 2018-03-21 | 基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108519576B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109407048A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-01 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和夹角可调阵的水下doa估计方法与装置 |
| CN109521392A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-03-26 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和l型线阵的水下一维doa估计方法和装置 |
| CN109581275A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和三维正交阵的二维水下doa估计方法和装置 |
| CN109581274A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 华南理工大学 | 基于夹角可调三维阵的非圆信号水下doa估计方法和装置 |
| CN112162287A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 西北工业大学 | 一种基于非均匀线阵的比幅测向方法 |
| CN114052786A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-18 | 武汉联影医疗科技有限公司 | 一种超声波发射方法和系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222666A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 測角装置、測角方法及びプログラム |
| WO2010066306A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Apparatus and method for constructing a sensor array used for direction of arrival (doa) estimation |
| CN104220896A (zh) * | 2012-04-13 | 2014-12-17 | 高通股份有限公司 | 用于估计到达方向的系统、方法和设备 |
| CN104965188A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-07 | 重庆邮电大学 | 一种阵列误差下的波达方向估计方法 |
| CN105607033A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-05-25 | 华南理工大学 | 基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法及系统 |
| CN106441543A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-02-22 | 华南理工大学 | 基于三维正交阵的水下探测路径声速测量方法及装置 |
| CN106500820A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-03-15 | 华南理工大学 | 一种用于二维波达方向估计的声速测量方法及装置 |
| CN106569172A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-04-19 | 北京邮电大学 | 二维doa估计方法 |
| CN107576953A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-12 | 成都理工大学 | 基于互质mimo阵列的相干与非相干混合目标doa估计方法 |
| CN107677988A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于特殊非均匀线阵的高效压缩感知测向方法 |
-
2018
- 2018-03-21 CN CN201810234211.XA patent/CN108519576B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222666A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 測角装置、測角方法及びプログラム |
| WO2010066306A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Apparatus and method for constructing a sensor array used for direction of arrival (doa) estimation |
| CN104220896A (zh) * | 2012-04-13 | 2014-12-17 | 高通股份有限公司 | 用于估计到达方向的系统、方法和设备 |
| CN104965188A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-07 | 重庆邮电大学 | 一种阵列误差下的波达方向估计方法 |
| CN105607033A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-05-25 | 华南理工大学 | 基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法及系统 |
| CN106500820A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-03-15 | 华南理工大学 | 一种用于二维波达方向估计的声速测量方法及装置 |
| CN106569172A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-04-19 | 北京邮电大学 | 二维doa估计方法 |
| CN106441543A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-02-22 | 华南理工大学 | 基于三维正交阵的水下探测路径声速测量方法及装置 |
| CN107677988A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于特殊非均匀线阵的高效压缩感知测向方法 |
| CN107576953A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-12 | 成都理工大学 | 基于互质mimo阵列的相干与非相干混合目标doa估计方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| GENGXIN NING; BOWEN WANG; CHANGKU ZHOU; YIZHI FENG: "《A velocity independent MUSIC algorithm for DOA estimation》", 《2017 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL PROCESSING, COMMUNICATIONS AND COMPUTING (ICSPCC)》 * |
| JIANYANLIU: "《DOA estimation based on multi-resolution difference co-array perspective》", 《DIGITAL SIGNAL PROCESSING》 * |
| 杨恺: "《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 牟建明: "《基于非均匀线阵的空间谱估计测向算法研究》", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士) 信息科技辑》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109521392A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-03-26 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和l型线阵的水下一维doa估计方法和装置 |
| CN109521392B (zh) * | 2018-10-24 | 2022-12-16 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和l型线阵的水下一维doa估计方法和装置 |
| CN109407048A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-01 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和夹角可调阵的水下doa估计方法与装置 |
| CN109407048B (zh) * | 2018-11-12 | 2023-09-29 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和夹角可调阵的水下doa估计方法与装置 |
| CN109581275A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和三维正交阵的二维水下doa估计方法和装置 |
| CN109581274A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 华南理工大学 | 基于夹角可调三维阵的非圆信号水下doa估计方法和装置 |
| CN109581274B (zh) * | 2018-12-13 | 2023-09-29 | 华南理工大学 | 基于夹角可调三维阵的非圆信号水下doa估计方法和装置 |
| CN109581275B (zh) * | 2018-12-13 | 2023-09-29 | 华南理工大学 | 基于非圆信号和三维正交阵的二维水下doa估计方法和装置 |
| CN112162287A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 西北工业大学 | 一种基于非均匀线阵的比幅测向方法 |
| CN114052786A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-18 | 武汉联影医疗科技有限公司 | 一种超声波发射方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108519576B (zh) | 2021-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108519576B (zh) | 基于夹角可调非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 | |
| CN108008348B (zh) | 基于可调夹角均匀线阵的水下波达方向估计方法及装置 | |
| CN108535682B (zh) | 一种基于旋转非均匀双l阵的水下二维doa估计方法及装置 | |
| CN105607033B (zh) | 基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法及系统 | |
| CN108802735B (zh) | 一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法和装置 | |
| CN106500820B (zh) | 一种用于二维波达方向估计的声速测量方法及装置 | |
| CN108414967A (zh) | 基于夹角可调双l阵的水下二维波达方向估计方法与装置 | |
| CN108845325B (zh) | 拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法 | |
| CN109581274B (zh) | 基于夹角可调三维阵的非圆信号水下doa估计方法和装置 | |
| CN109581275B (zh) | 基于非圆信号和三维正交阵的二维水下doa估计方法和装置 | |
| CN100520441C (zh) | 8基元超短基线定位系统相位测量系统及其校准方法 | |
| CN110133574B (zh) | 利用多频信号二次虚拟扩展的一维doa估计方法 | |
| CN110109053B (zh) | 一种未知声速环境下快速doa估计方法 | |
| CN112098983A (zh) | 基于空域解卷积处理的浅海水平阵被动定位方法及系统 | |
| CN109884580A (zh) | 水下一维doa估计方法和装置 | |
| CN109407048B (zh) | 基于非圆信号和夹角可调阵的水下doa估计方法与装置 | |
| CN109521392B (zh) | 基于非圆信号和l型线阵的水下一维doa估计方法和装置 | |
| CN208000373U (zh) | 基于夹角可调双l阵的水下二维波达方向估计装置 | |
| CN109541573A (zh) | 一种弯曲水听器阵列的阵元位置校准方法 | |
| CN114355290A (zh) | 一种基于立体阵列的声源三维成像方法及系统 | |
| CN113504504B (zh) | 一种水下高精度一维doa估计方法 | |
| CN111722178B (zh) | 一种基于指向性模型数值求解的远场窄带信号来波方向估计方法 | |
| CN209640474U (zh) | 基于夹角可调三维阵的非圆信号水下doa估计装置 | |
| CN207833006U (zh) | 一种基于可调夹角均匀线阵的水下波达方向估计装置 | |
| CN209514042U (zh) | 基于非圆信号和夹角可调阵的水下doa估计装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210720 |