基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.11.017

兵工学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (11): 2128-2134.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.11.017

基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

张柯¹，程菊明¹，付进²

（1.许昌学院信息工程学院，河南许昌 461000； 2.哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 150001）

收稿日期:2015-04-16 修回日期:2015-04-16 上线日期:2016-02-02
通讯作者: 张柯 E-mail:zhangke1127@126.com
作者简介:张柯（1984—），男，讲师
基金资助:
国家自然科学基金项目(51209059、51279043);黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项目（1253G019）

DOA Estimation of Acoustic Vector Sensor Array Based on Multi-stage Wiener Filter

ZHANG Ke¹, CHENG Ju-ming¹, FU Jin²

(1.School of Information Engineering，Xuchang University, Xuchang 461000， Henan， China；2.College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, Heilongjiang, China)

Received:2015-04-16 Revised:2015-04-16 Online:2016-02-02
Contact: ZHANG Ke E-mail:zhangke1127@126.com

摘要/Abstract

摘要： 针对传统的声矢量阵高分辨空间谱估计（来波方向估计）算法运算量大、不易于工程实现的问题，提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)的声矢量阵快速来波方向估计算法，即V-MSWF算法，选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号，通过MSWF的递推运算得到信号子空间。通过计算机仿真及消声水池实验对V-MSWF算法的性能进行了验证。结果表明，V-MSWF算法无需计算阵列协方差矩阵及特征值分解运算，在高信噪比条件下，具有良好的来波方向估计性能。

关键词: 声学, 阵列信号处理, 来波方向估计, 声矢量阵, 多级维纳滤波器

Abstract: Traditional high-resolution DOA estimation algorithm for acoustic vector sensor array(AVSA) is computational intensive and difficult to realize in engineering. To solve this problem, a fast DOA estimation algorithm based on MSWF is proposed, which is also called V-MSWF. V-MSWF algorithm selects an output from sound pressure channel of reference array element of AVSA as its desired signal. The signal subspace can be achieved by MSWF recursively. V-MSWF algorithm does not need to calculate cross-covariance matrix and eigen-decomposition. It has a good performance for DOA estimation at high SNR. Computer simulation and experiment in anechoic water tank show the favorable performance of V-MSWF algorithm.

Key words: acoustics, array signal processing, DOA estimation, acoustic vector sensor array, multistage Wiener filter

中图分类号:

TN911.7

张柯，程菊明，付进. 基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法[J]. 兵工学报, 2015, 36(11): 2128-2134.

ZHANG Ke, CHENG Ju-ming, FU Jin. DOA Estimation of Acoustic Vector Sensor Array Based on Multi-stage Wiener Filter[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(11): 2128-2134.

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基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

DOA Estimation of Acoustic Vector Sensor Array Based on Multi-stage Wiener Filter

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