一种新的矢量传感器线列阵波束形成算法.pdf

《一种新的矢量传感器线列阵波束形成算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、144传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第1O期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)10--0144-03一种新的矢量传感器线列阵波束形成算法李海涛，李智忠，宋志杰，王良(1．海军潜艇学院。山东青岛266042；2．中国海洋大学，山东青岛266003)摘要：为了提高基于矢量线列阵的目标方位估计能力，将基于时域解析信号实现最小方差无畸变响应(MVDR)的方法一TAMVDR算法引入到了矢量线列阵信号处理中，提出了实现矢量线列阵波束形成的VTAMVDR算法。理论分析了矢量线列阵VTAMVDR算法的

2、原理，该算法通过Hilbert变换对时域宽带信号引入复权向量，不需要进行子带分割，且不需要对数据进行分块处理，获得稳定优化权向量估计所需要的数据长度远小于频域MVDR方法，数据长度合适时，单次快拍即可实现波束形成，大大降低了运算量。仿真和海上试验数据分析结果表明：VTMVDR算法相比于频域MVDR算法具有较好的性能，具有更高的分辨率和更窄的波束角，有更好的探测性能。关键词：矢量传感器线列阵；矢量阵时域解析最小方差无畸变响应；波束形成中图分类号：TN911．7文献标识码：A文章编号：1000--9787(2015)10--0144-03Anewalgorithmforvectorsenso

3、rline'^·arrayDeam[ormingLIHai—tao。LIZhi—zhong。SONGZhi-jie．WANGLiang(1．NavySubmarineAcademy，Qingdao266042，China；2．OceanUniversityofChina，Qingdao266003，China)Abstract：Toimproveperformanceofacousticvectorsensorsfordirection-of-arrival(DOA)estimation，anewalgorithmbasedonTAMVDRisusedinvectorlinearrays

4、ignalprocessing，caledVTAMVDR．TheprincipleofVTAMVDRiSanalyzedtheoretically．Inthemode1．complex—weightedvectoriSintroducedtotime．domainwidebandsignalsthroughHilbeatransformation．Thus，thenarrow—banddivisionandblockingprocessareavoided，andthedatalengthrequiredtoobtainstableoptimumweightedvectorisfarle

5、ssshorterthan~equency-domainMVDRmethod．Theresultofsimulationandseatrialdataanalysisresultshowthat，comparedwith~equency-domainMVDRmethod，VTMVDRalgorithmhasbetterperformance，withhigherresolutionandnarrowerbeamangle，andhasbetterperformanceofdetection．Keywords：vectorsensorlinearray；VTAMVDR；beamformin

6、g0引言水听器阵MVDR波束形成算法运算量大的问题，提出了一近年来，关于声矢量传感器阵列到达方位(DOA)估计种基于波束域的改进算法：波束域MVDR，该方法将阵元空方面取得了很多成果，为了提高方位分辨力，HawkesM间数据转换到波束空间，在波束域空间构建协方差矩阵，通研究了声矢量传感器阵列最小方差无畸变响应(minimum过降维处理减小了对快拍数的要求，但仍需要一定的快拍variancedistortionlessresponse，MVDR)方法关于目标方位次数。在传统的声压阵处理方法中，文献[6]提出了一种估计的渐进性能；孙贵青等人研究了声矢量传感器阵列基于时域解析信号实现MVDR的

7、方法，称为TAMVDR算的宽带MVDR波束形成，处理中将宽带分成若干频点，在法，该算法在构造时域解析信号的基础上，对每一路时域解每个频点上估计空间谱，相加得到宽带结果，需要不少于阵析信号引入复权，利用期望方向的输出相应不变的约束使元数的快拍数才能达到收敛，要求信号有较长的平稳时间，阵列输出功率最小而获得权向量的最优解。利用这给实际应用带来了一定的限制。田坦等人针对矢量TAMVDR，可在单次快拍下获得稳定优化解，信号检测和方收稿日期：