矢量阵两类阵处理方法研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.020

兵工学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (9): 1138-1142.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.020

矢量阵两类阵处理方法研究

姚直象，胡金华，姜可宇

(海军工程大学电子工程学院, 湖北武汉 430033)

收稿日期:2012-03-09 修回日期:2012-03-09 上线日期:2014-03-04
作者简介:姚直象（1976—），男，副教授，博士
基金资助:
国家自然科学基金项目（50909096）

Research on Two Array Processing Methods for Vector Sensor Array

YAO Zhi-xiang, HU Jin-hua, JIANG Ke-yu

(College of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, Hubei, China)

Received:2012-03-09 Revised:2012-03-09 Online:2014-03-04

摘要/Abstract

摘要： 矢量阵扩展法阵处理实现了矢量阵与声压阵在形式上的统一，但在模型上对于振速对阵列性能影响的物理意义不够明晰。针对这一问题，分析扩展法阵列数据协方差矩阵构成，通过分块矩阵方法推导常规Bartlett波束形成方位谱表达式，实现了与矢量阵组合法阵处理的形式统一，使其具有清晰的物理含义，分析了扩展法不具有扩展孔径增益的原因，计算机仿真和湖试试验验证了理论分析结果。

关键词: 信息处理技术, 矢量阵, 波束形成, 阵列处理, 分块矩阵

Abstract: For signal processing of an acoustic vector sensor array (AVSA), the extended method which keeps the coherence of AVSA and acoustic pressure sensor array can not show the particle velocity information obviously. Aimed at this problem, the AVSA datum covariance matrix of extended method was analyzed. The Bartlett bearing spectrum was derived. By using block matrix, the AVSA extended method can be coherent with combined method. The numerical simulation and lake experiment verify the theoretical results.

Key words: information processing, vector sensor array, beamforming, array processing, block matrix

中图分类号:

TB56

姚直象，胡金华，姜可宇. 矢量阵两类阵处理方法研究[J]. 兵工学报, 2012, 33(9): 1138-1142.

YAO Zhi-xiang, HU Jin-hua, JIANG Ke-yu. Research on Two Array Processing Methods for Vector Sensor Array[J]. Acta Armamentarii, 2012, 33(9): 1138-1142.

参考文献

［1］ Nehorai A, Paldi E. Acoustic vector sensor array processing[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 1994,42(9):2481-2491.
[2] Hawkes M, Nehorai A. Acoustic vector-sensor correlations in ambient noise[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2001,26(3):337-347.
[3] Zou N, Nehorai A. Circular acoustic vector-sensor array for mode beamforming [J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2009,57(8): 3041-3052.
[4] Liang G, Liu K, Lin W. A new beam-forming algorithm based on flank acoustic vector sensor array sonar[C]∥WCSP 2009. Nanjing：IEEE Computer Society,2009.
[5] 孙贵青, 李启虎. 声矢量传感器信号处理[J]. 声学学报,2004:28(6):491-498.
SUN Gui-qing, LI Qi-hu. Signal processing of acoustic vector sensor[J]. Acta Acustica, 2004,28(6): 491-498. （in Chinese）
[6] 黄益旺, 杨士莪. 界面噪声声压与质点振速的时空相干特性[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2010,31(2):137-143.
HUANG Yi-wang, YANG Shi-e. Spatial-temporal coherence of acoustic pressure and particle velocity in surface-generated noise[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2010,31(2):137-143. (in Chinese)
[7] Wong K T. Acoustic vector-sensor FFH blind beamforming geolocation[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2010, 46(1): 444-449.
[8] Zhang K, Li Q, Liu G, et al. Research of a novel MEMS vector hydrophone based on a new package process[C]∥MRS International Materials Research Conference, IMRC 2008. Chongqing: Trans Tech Publications Ltd, 2009: 610-613, 567-572.
[9] 时洁，杨德森. 基于矢量阵宽带MVDR聚焦波束形成的水下噪声源定位方法[J]. 信号处理, 2010, 26(5): 687-694.
SHI Jie, YANG De-sen. Localization of underwater noise sources based on broadband MVDR focused beamforming with vector sensor array processing[J]. Signal Processing, 2010, 26(5): 687-694. （in Chinese）
[10] 陈新华. 矢量阵信号处理技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2004.
CHEN Xin-hua. Study of vector sensor array signal processing [D]. Harbin: Harbin Engineering University, 2004. （in Chinese）
[11] 白兴宇, 姜煜，赵春晖. 基于声压振速联合处理的声矢量阵信源数检测与方位估计[J]. 声学学报:中文版, 2008,(1)：56-61.
BAI Xing-yu, JIANG Yu, ZHAO Chun-hui. Detection of number of sources and direction of arrival estimation based on the combined information processing of pressure and particle velocity using acoustic vector sensor array[J]. Acta Acustica, 2008,(1):56-61. (in Chinese)
[12] 姚直象, 胡金华，姚东明. 基于多重信号分类法的一种声矢量阵方位估计算法[J]. 声学学报：中文版, 2008,(4): 305-309.
YAO Zhi-xiang, HU Jin-hua, YAO Dong-ming. A bearing estimation algorithm using an acoustic vector sensor array based on MUSIC[J]. Acta Acustica, 2008,(4):305-309. (in Chinese)
[13] 姚直象, 余贵水, 贺富强. 矢量阵改进常规波束形成[J]. 兵工学报, 2011,32(2): 176-180.
YAO Zhi-xiang, YU Gui-shui, HE Fu-qiang. Improved bartlett beam forming for vector sensor array[J]. Acta Armamentarii, 2011,32(2):176-180. （in Chinese）

[1]	王新伟, 闫晓鹏, 郝新红, 陈齐乐, 黄鼎琨. 基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 97-104.
[2]	穆巍炜, 何滨兵, 齐尧, 李子先, 张志超, 徐友春. 基于环形阵列的地面无人装备集群通信干扰抑制[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1414-1421.
[3]	王昊，马启明. 非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成[J]. 兵工学报, 2021, 42(7): 1457-1462.
[4]	王乐宁，喻敏，姚直象，张晓亮. Hermite分数时延滤波器在声纳信号源仿真逆波束形成中的应用[J]. 兵工学报, 2019, 40(7): 1460-1467.
[5]	马伯乐，朱世强，孙贵青. 一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法[J]. 兵工学报, 2019, 40(1): 153-158.
[6]	张鸿伟，汤建龙，冯宗盛，柯小梅. 基于2阶锥规划的雷达干扰宽带数字波束形成优化设计[J]. 兵工学报, 2018, 39(11): 2185-2191.
[7]	曾溢良，蓝金辉，邹金霖. 滑动置信度约束的红外弱小目标跟踪算法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1771-1778.
[8]	毕杨, 王英民, 王奇. 双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(8): 1563-1571.
[9]	李关防，崔杰，袁富宇. 基于线谱瞬时频率估计的被动声纳目标运动分析[J]. 兵工学报, 2017, 38(7): 1395-1401.
[10]	朱甦，薄煜明，何亮. 基于冗余字典的多特征压缩感知目标跟踪算法[J]. 兵工学报, 2017, 38(6): 1140-1146.
[11]	王啸, 韩太林, 张永立, 刘轩, 王义君, 宫玉琳. 多通道瞬态信号自适应变频算法[J]. 兵工学报, 2017, 38(6): 1161-1167.
[12]	张石，张百海，王飞帆，关子霄. 基于跳数量化的无线传感器网络节点定位算法[J]. 兵工学报, 2017, 38(5): 932-939.
[13]	夏平, 任强, 吴涛, 雷帮军. 融合多尺度统计信息模糊C均值聚类与Markov随机场的小波域声纳图像分割[J]. 兵工学报, 2017, 38(5): 940-948.
[14]	于涤非，张春华，黄勇. 改进型圆面阵的快速波束形成算法设计[J]. 兵工学报, 2017, 38(5): 959-967.
[15]	曹俊，郑翠娥，孙大军，张殿伦. 基于凸优化的水下载体定位研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(3): 520-526.

矢量阵两类阵处理方法研究

Research on Two Array Processing Methods for Vector Sensor Array

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价