[發(fā)明專利]一種微孔徑聲陣列運動目標定向方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310046743.8
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103135092A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 張鑫;宋恩亮;黃景昌;袁曉兵;李寶清
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所
• 主分類號: G01S3/802
• 分類號: G01S3/802
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發(fā)明涉及陣列信號處理技術領域，特別是涉及一種微孔徑聲陣列運動目標定向方法。

背景技術

目標定向方法在雷達、聲吶、地面無人值守傳感器網(wǎng)絡等領域有著廣泛應用。輪式車、履帶車、低空飛行器等主要運動目標產(chǎn)生的聲信號是典型寬帶隨機信號，目前針對寬帶隨機信號的定向方法主要包括：1.基于不相干信號的定向方法2.基于相干信號的定向方法3.針對寬帶聲源的最大似然方法。其中基于不相干信號的定向方法需要將寬帶信號分解到不重疊頻帶上的窄帶數(shù)據(jù)，對每個窄帶分別進行處理，從而獲得方位角估計，該方法思路簡單，但精度較差，運算復雜度大；基于相干信號的定向方法需要將頻帶內(nèi)不重疊的頻率點上的信號空間聚焦到參考頻率點，聚焦后得到單一頻率點的數(shù)據(jù)協(xié)方差，再利用窄帶信號處理的方法進行方位角估計，該方法或者需要預先估計，或者需要復雜的聚焦方法，方法復雜并且運算復雜度大；針對寬帶聲源的最大似然方法運算精度高，適用范圍廣，但是運算復雜度巨大，從而很大程度上限制了其廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種微孔徑聲陣列運動目標定向方法，能夠在保證定向精度不變的前提下降低運算復雜度。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種微孔徑聲陣列運動目標定向方法，包括以下步驟：

（1）選擇傳聲器陣列，確定運動目標的信號帶寬B=f_H-f_L，其中，f_H為信號帶寬的最高值，f_L為信號帶寬的最低值；

（2）確定流型矩陣，使流型矩陣的頻率參數(shù)

（3）利用流型矩陣和傳聲器陣列信號之間的數(shù)學關系，通過角度搜索方式得到運動目標的方位角估計。

所述步驟（1）中傳聲器陣列的最大孔徑D和運動目標的信號帶寬B之間滿足其中，V_sound為聲速。

所述步驟（2）中的流型矩陣的頻率參數(shù)f滿足信號寬帶的歸一化頻譜使得其概率密度函數(shù)標準差最小。

所述步驟（3）中采用多信號分類算法，波束形成算法，最大似然算法或最大熵算法實現(xiàn)角度搜索方式得到運動目標的方位角估計。

所述步驟（1）中的傳聲器陣列為線陣、圓陣、平面陣或三角陣。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：本發(fā)明利用流型矩陣與傳聲器信號的正交關系，進行方位角搜索，即可得到運動目標的有效方位角估計。本發(fā)明的定向方法既無需對每一個頻率點單獨進行方位角估計，又無需將頻率聚焦到參考頻率后再進行方位角估計，從而大大減小運算復雜度。本發(fā)明在保證定向精度不變的前提下，極大的減小了運動目標方位角估計所需要的運算復雜度。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實施方式涉及一種微孔徑聲陣列運動目標定向方法，包括以下步驟：

（1）選擇傳聲器陣列，確定運動目標的信號帶寬B=f_H-f_L，其中，f_H為信號帶寬的最高值，f_L為信號帶寬的最低值。其中，傳聲器陣列的最大孔徑D和運動目標的信號帶寬B之間滿足其中，V_sound為聲速。保證可以使得所述的流型矩陣A與傳聲器信號的數(shù)學關系的不變性，并且的值越小所得的方位角估計結(jié)果越準確。傳聲器陣列可以是但不限于如下類型：線陣、圓陣、平面陣、三角陣。