[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

本發明是基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法。本發明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，根據指向性進行組合得到協方差矩陣。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；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置信度，以最大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；綜合多個傳感器的角度結果信息，采用信息融合方法進行結果信息融合，獲得最終角度結果。

技術領域

本發明涉及水聲探測位技術領域，是一種基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法。

背景技術

聲吶被動探測的分辨力欠缺與作用距離不足一直是水聲探測領域的難點問題。考慮到海洋環境的復雜多變性及目標的隱蔽性，歷史上已提出大量信號處理算法。傳統的DOA估計技術，通常利用多陣元接收數據進行波束形成，進而通過導向矢量掃描獲得空間譜，通過選取空間譜最大值或極大值進行DOA估計。由于受到陣列空間受限的影響，傳統DOA估計技術的能力也受到限制。主要問題在于陣列空間受限的情況下，無法對弱目標或遠距離目標進行準確探測。同時，在強干擾存在的情況下，無法對強干擾附近目標進行有效探測。并且，在多目標同時存在的時刻，其目標分辨能力也不足以區分臨近目標。因此，近年來，使用較少的水聽器進行弱目標聲源探測成為新的研究熱點。

矢量陣技術的發展使得陣列空間受限的情況有所改善。由于其在單陣元上額外增設兩個振速通道，使得在陣元數不變的情況下，子陣接收信息得以增加，相應空間增益也得以提升。一定程度上提高了聲吶作用距離及對弱目標的探測能力。同時，通過所增設的振速通道與原有聲壓通道組合，獲得特殊指向性，基本解決了測向左右舷模糊的問題，擴大了被動聲吶探測的角度范圍。

信息融合理論是將來自多個不同傳感器的觀測數據或判決結果進行綜合，從而形成一個關于同一環境或事件的更完全、更準確的判決。采用檢測融合方法的主要目的，就是通過對多個傳感器檢測結果的融合，獲得任意單個傳感器所無法達到的檢測性能。在陣元空間受限的情況下，利用多傳感器同時接收數據，采用信息融合技術，實現目標探測的準確性，且在一定程度提升了被動聲吶對目標的分辨力。

發明內容

本發明為實現減少水聽器進行弱目標聲源探測和的精準探測目標提升被動聲納對目標的分辨能力，提供了一種基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法，本發明提供了以下技術方案：

一種基于信息融合的自主探測聲納多目標DOA估計方法，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置信度，以最大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；

步驟五：綜合多個傳感器的角度結果信息，采用信息融合方法進行結果信息融合，獲得最終角度結果。

優選地，所述窄帶條件進行頻段劃分具體為：根據選擇中心頻率，依照具體窄帶條件選擇頻段寬度，具體條件如下：

其中，B為頻帶寬度，f₀為中心頻率。