[發明專利]基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法

有效

• 申請號: 201910554420.7
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN111273263B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 鄒男;李晨牧;張光普;王燕;梁國龍;齊濱;邱龍皓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S15/88;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法，其特征是：所述方法包括如下步驟：

步驟一：將各陣元的通道數據進行FFT處理，獲得各陣元對應的頻域數據，根據窄帶條件進行頻段劃分，得到各通道的頻帶數據；

步驟二：將劃分好的各通道的頻帶數據，根據指向性進行組合得到協方差矩陣；

步驟三：將所述協方差矩陣向特征子空間投影，利用特征分解得到主特征向量，根據特征值排序對不同信號分量進行選取，選取信號分量；

步驟四：將所述信號分量進行空間譜估計，記錄信號分量空間譜的最大峰值置信度，以最大峰值置信度對應的角度方位以及所述角度方位頻段貢獻分布作為結果信息，根據結果信息判斷是否存在目標，計算角度結果；

所述步驟四具體為：

第一步：在第m個傳感器中，根據選取的I個信號分量，在角度搜索范圍中進行空間譜估計，通過下式表示空間譜估計：

為第m個傳感器所接收的f_k頻段數據投影得到的第i個信號分量U_i所估計得到的空間譜，為I個信號分量，f_k為第m個傳感器所接受的頻段，為L個掃描角度，a(θ_l)為角度θ_l所對應的導向矢量，Θ為角度搜索范圍；

第二步：對進行譜峰搜索，選取最大峰值，記錄最大峰值的置信度confidence_max，confidence_max對應的角度方位值doa_max、頻段貢獻分布f_k；

第三步：以doa_max為中心±c₁°作為角度選擇范圍，c₁為第一次角度范圍搜索所選擇的半徑，選取在所述選擇范圍內的所有角度值doa_involve，同時記錄doa_involve對應的置信度confidence_involve，將confidence_involve的值置零，進行如下邏輯判斷；

當doa_max在c₁°～360°-c₁°時，則有如下邏輯判斷：

|doa_max-doa_involve|≤c₁°； (6)

當doa_max角度存在于0°～c₁°時，則有如下邏輯判斷：

doa_involve＜doa_max+c₁°或doa_involve＞360°+doa_max-c₁°； (7)

當doa_max角度存在于360°-c₁°～360°時，則有如下邏輯判斷：

doa_involve＞doa_max-c₁°或doa_involve＜doa_max+c₁°-360° (8)

通過上述(6)至式(8)邏輯判斷，獲得存在于所述角度選擇范圍內的所有角度值的數量，當數量滿足定量N時，則判定在所述角度選擇范圍內存在目標；通過下式計算存在目標在角度選擇范圍內所有角度均值、置信度均值、頻段貢獻分布：

f_valid＝[f¹，f²…f^N] (11)

fⁱ∈{f₁,f₂…f_K},i＝1,2…N (12)

其中，doa_valid為存在目標在角度選擇范圍內所有角度值均值，confidence_valid為存在目標在角度選擇范圍內所有置信度均值，f_valid為存在目標在角度選擇范圍內各角度對應的頻段；將[f¹，f²…f^N]以{f₁,f₂…f_K}為依據進行分類，統計得到K個頻段中每個頻段的貢獻個數，獲得頻帶分布矩陣f_distribute；

第四步：重新選取最大峰值的置信度，重復第三步，直至全部置信度值為零或者重復次數超過設定次數，獲得數量為X的角度值置信度值和頻段分布矩陣

第五步：選取中最大置信度confidence_valid-max(X)與其所對應的f_{distribute-max}(X)，記錄f_{distribute-max}(X)對應角度doa_{distribute-max}(X)，以doa_{distribute-max}(X)±c2°為新的角度選擇范圍，c2°為內角度值，將c₁°替換為c2°進行式(6)至式(8)邏輯判斷，得到Y個角度以及對應的頻段

第六步：比較中f_valid(y)與f_{distribute-max}(X)的相似程度，采用MSE求取各個f_valid(y)與f_{distribute-max}(X)的均方誤差，設置一個閾值G，當所述均方誤差小于G時，則判斷f_valid(y)與f_{distribute-max}(X)為同一目標，整理得到Z個與f_{distribute-max}(X)為同一目標的通過下式計算角度結果：

其中，doa_final為角度結果；

步驟五：綜合角度結果信息，采用信息融合方法進行結果信息融合，獲得最終角度結果。