[發明專利]一種基于聲矢量陣列網絡的直接定位方法

有效

• 申請號: 202010197246.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111323750B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 時勝國;張旭;楊德森;方爾正;莫世奇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于聲矢量陣列網絡的直接定位方法，其特征在于：聲矢量陣列網絡的節點為多陣元聲矢量傳感器陣列，每個陣元均可輸出同點聲壓標量和振速矢量信息，步驟如下：

步驟1，建立所述陣列網絡的窄帶信號陣列定位模型，獲取第l個陣列節點的聲壓輸出P_l(t)和振速矢量輸出V_xl(t)，V_yl(t)；

步驟2，將聲壓、振速數據均分為J段，對各段數據分別進行頻域變換，得到第l個陣列的第j段觀測信號在第k個頻率分量的傅里葉變換P_l(k，j)，V_xl(k，j)，V_yl(k，j)；

步驟3，在待測區域內逐點掃描，在掃描點d處，計算該點到第l個陣列基準點位置的引導方位ψ_l(d)和時延τ_l(d)；

步驟4，利用引導方位ψ_l(d)對相同分段的聲壓P_l(k，j)和振速V_xl(k，j)，V_yl(k，j)進行聯合處理，得到Y_l(k，j)，匯總所有L個陣列的Y_l(k，j)得到總數據矩陣Y(k，j)；

利用ψ_l(d)對相同分段的聲壓P_l(k，j)和振速V_xl(k，j)，V_yl(k，j)求和，得到第j段聲壓振速和在第k個頻率分量的傅里葉變換Y_l(k，j)：

Y_l(k，j)＝P_l(k，j)+V_xl(k，j)cosψ_l(d)+V_yl(k，j)sinψ_l(d)

匯總所有L個陣列的Y_l(k，j)得到總陣列數據矩陣Y(k，j)＝[Y₁(k，j)^T，…，Y_L(k，j)^T]^T；

步驟5，利用陣列定位頻域信號模型，定義并計算等效陣列流形匯總所有L個陣列的得到總等效陣列流形矩陣

步驟5-1，所述陣列網絡中陣列l輸出Y_l(k，j)的頻域模型為：

式中，S(k，j)，N_l(k，j)分別為信源和噪聲的頻域表示；

步驟5-2，根據如下公式定義并計算等效陣列流形

匯總所有L個陣列的為總等效陣列流形矩陣

步驟5-3，令由于b_l為未知復標量，設定||b||＝1，b＝[b₁，…，b_L]^T，則陣列定位頻域信號模型可表示為：

所述頻域信號模型與陣列信號模型形式一致；

步驟6，抽取第k個頻率分量下的J段數據的傅里葉變換Y(k，j)，j＝1，…，J，組成Y(k)，利用空間譜估計算法，計算頻率f_k上的空間譜值Q(k，d)；

步驟7，得到累積K個頻率的總空間譜Q(d)；

步驟8，設置適合的掃描步長，重復步驟3至步驟7，遍歷整個待測區域并輸出空間譜圖，搜索譜值峰值，得到待測目標位置。

2.根據權利要求1所述的一種基于聲矢量陣列網絡的直接定位方法，其特征在于：步驟6涉及空間譜估計方法包括CBF、MVDR或MUSIC。