一种声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法与流程

技术特征：

1.一种声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是：

(1)将接收数据分为L个子段，对每个子段进行J点的DFT变换，在每个子带得到1个3M×1维基阵快拍数据，从而得到声矢量圆阵的宽带数据模型；

(2)用声压预处理矩阵T_p(f_i)、径向振速预处理矩阵T_vr(f_i)、切向振速预处理矩阵将声矢量圆阵阵元域信号变换到相位模态域，从而得到声压、振速相位模态域信号；然后在相位模态域得到各子带声压振速的互谱矩阵R_epv(f_i)；

(3)通过频域平均的方法得到声矢量圆阵宽带信号的互谱矩阵R_epv；

(4)采用子空间处理方法进行方位估计得到目标的方位。

2.根据权利要求1所述的声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是所述的得到声矢量圆阵的宽带数据模型为：

其中，f_i表示工作频段内的第i个频率，Y_p(f_i)＝[Y_p1(f_i),…,Y_pM(f_i)]^T是M×1维声压传感器快拍向量，Y_vr(f_i)＝[Y_vr1(f_i),…,Y_vrM(f_i)]^T是M×1维径向振速传感器频域向量，是M×1维切向振速传感器频域向量，S(f_i)＝[S₁(f_i),…,S_N(f_i)]^T为N×1维频域信号向量，N_p(f_i)＝[N_p1(t),…N_pM(t)]^T是M×1维声压传感器频域噪声向量，N_vr(f_i)＝[N_vr1(f_i),…,N_vrM(f_i)]^T是M×1维径向传感器频域噪声向量，是M×1维切向传感器频域噪声向量；F＝[w_-K,w_-K+1…,w_K]，B_p＝diag[b_-K,…,b_K]，b_q＝j^qJ_q(k_ir)，B_vr＝diag[b'_-K/jk_iρc,…,b'_K/jk_iρc]，K＝[k_ir]，k_i＝2πf_i/c表示波数，ρ为流体密度，c为流体中的声速，b_n'表示b_n对半径r的导数。

3.根据权利要求1或2所述的声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是所述声压预处理矩阵T_p(f_i)、径向振速预处理矩阵T_vr(f_i)、切向振速预处理矩阵为：

4.根据权利要求3所述的声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是所述子带接收数据互谱矩阵R_epv(f_i)为：

其中，Y_pe(f_i,l)，Y_vre(f_i,l)，表示第l段数据进行DFT变换后对应于频率f_i处的快拍数据。

5.根据权利要求4所述的声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是互谱矩阵R_epv为：

6.根据权利要求5所述的声矢量圆阵宽带相干信号源方位估计方法，其特征是所述采用子空间处理方法进行方位估计得到目标的方位的具体包括：

1)对R_epv进行特征分解；

2)确定信号子空间U_s和噪声子空间U_n；

3)根据信号参数范围由下式进行谱峰搜索，

$P_{epv\_music}=\frac{1}{a^H\left(\mathrm{\φ}\right)U_n{U}_n^{H}a\left(\mathrm{\φ}\right)};$

4)找出极大值点对应的角度就是信号入射方向。