单矢量水听器频域极化加权 MUSIC 算法.pdf

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1、第35卷第3期哈尔滨工程大学学报V0l-35No．32014年3月JournalofHarbinEngineeringUniversityMat．2014单矢量水听器频域极化加权MUSIC算法刘伟，朴胜春，祝捍皓’(1．哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对经典多重信号分类(MUSIC)算法估计性能受限于空间随机分布噪声的问题，提出了一种基于频域极化加权的单矢量水听器MUSIC算法。该方法提取接收信号频域极化参数，根据目标信号与噪声在极化特性上的区别，对接收信号频谱自适应地加权

2、。将加权后的频谱信号代替原接收信号，构造极化协方差矩阵，再利用经典MUSIC算法估计目标方位。仿真研究表明，在信噪比为一15dB且无先验知识情况下，该方法的目标方位估计误差小于5。。海试数据处理结果验证了该方法的有效性。关键词：单矢量水听器；高分辨方位估计；频率域极化分析；多重信号分类doi：10．3969／j．issn．1006-7043．201212115网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／23．1390．U．20131217．0915．001．html中图分类号：TN911．7文献标志码：A文章编号：1006—7043

3、(2014)03—0289-06ThefrequencydomainpolarizationweightedMUSICalgorithmusingasinglevectorhydrophoneLIUWei，PIAOShengchun，ZHUHanhao，(1．AcousticScienceandTechnologyLaboratory，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2．CollegeofUnderwaterA—cousticEngineering，HarbinEngineeringUniversity，

4、Harbin150001，China)Abstract：Thispaperanalyzesafrequencydomainpolarizationweightedmultiplesignalclassification(MUSIC)al-gorithmusingonevectorsensoragainsttherestrictionofrandomlydistributednoiseinspace．Afterthefrequencydomainpolarizationparametersarepickedup，theweightsareestimatedautoma

5、ticallyaccordingtothedifferencesinthepolarizationcharacteristicsbetweendesiredsignalandnoise．Thereceivedsignalsarereplacedbytheweigh-tedfrequencydomainsignalstoconstructthecovariancematrixwhichisusedtorealizeDOAestimationthroughtheMUSICalgorithm．Thesimulationresultsshowthattheestimatio

6、nerrorofthisproposedmethodislessthan5。whenthesignaltonoiseratiois一15dBandthereisnopriorinformation．Thevalidityofthisimprovedmethodhasbeenverifiedbytheseaexperimentresults．Keywords：singlevectorsensor；high-resolutionDOAestimation；frequencydomainpolarizationanalysis；MUSIC矢量水听器可以共点同步地测量声场的

7、声联立方程组，获得目标强度和方位J。WongKT压和振速信息，且仅用单个矢量水听器便可实现等将多重信号分类(multiplesignalclassification，目标方位估计，因此近年来受到了国内外学者广MUSIC)算法引入矢量信号处理中，对信源个数关注。DovidLevin等研究了最大似然估计方估计算法和矢量阵MUSIC算法进行了深入研究，，通过寻找导向响应功率最大值获得目标方联合利用声压和振速信息获得目标方位J。考位⋯。KainamThomasWong等讨论了接收矢量虑到单矢量水听器本身阵列流型特点，梁国龙等水听器远离和靠近边界情况下波束指向性。研究了基