基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成.pdf

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1、第35卷第3期兵工学报V01．35No．32014年3月ACTAARMAMENTARIIMar．2O14基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成王燕，吴文峰，梁国龙(哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对存在导向矢量失配和快拍数不足时，声矢量阵标准Capon波束形成器性能急剧下降的问题，提出了一种基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成算法。鉴于声矢量阵声压通道和振速通道的导向矢量误差来源不同，分别为声矢量阵声压通道和振速通道设计了广义旁瓣对消器；利用最差性能最优化的思想，将声矢量阵标准Capon波束形成器转化为稳健最小二乘估计问题；利用二阶锥规划求解。仿

2、真分析表明，该算法在抗导向矢量失配、快拍数不足、阵元姿态误差方面均有良好的性能。关键词：信息处理技术；稳健自适应波束形成；声矢量阵；广义旁瓣对消器；最小二乘估计中图分类号：TB566文献标志码：A文章编号：1000．1093(2014)03—0379．06DOI：10．3969／i．issn．1000—1093．2014．03．013RobustAdaptiveBeamformingofAcousticVector·sensorArrayBasedonLeastSquaresEstimationWANGYan．WUWen—feng。LIANGGuo—long(ScienceandTe

3、chnologyonUnderwaterAcousticLaboratory，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，Heilongjiang，China)Abstract：TheperformanceofCaponbeamformerofacousticvector—sensorarraydegradessharplyinthepresenceofarraysteeringvectormismatch．Arobustbeamformingalgorithmbasedonleastsquaresesti-mationisproposedtos

4、olvethisproblem．Severalgeneralizedsidelobecancellersaredesignedforacousticpressurechannelandvibrationvelocitychannelinconsiderationofthedifferenterrorsourcesoftheirsteeringvectors．TheCaponbeamformerofacousticvector—sensorarrayisconvertedtoarobustleast·squaresestimationproblembasedontheprinciple

5、ofworst—caseperformanceoptimization．Thesecond-or—derconeprogramingisadoptedtoobtaintheoptimalsolution．Thesimulationresultsshowtheefficiencyoftheproposedalgorithminthecasesofsteeringvectormismatch，snapshotdeficiencyandsensorattitudeerror．Keywords：informationprocessing；robustadaptivebeamforming；a

6、cousticvector—sensorarray；general—izedsidelobecanceller：leastsquaresestimation息，相比于标量阵，基于矢量传感器的阵列不仅在目0引言标方位估计方面有独特的优势，而且能获得更高的矢量传感器可以同点输出声场的声压和振速信空间增益⋯。由于矢量传感器在构造和信号处理收稿日期：2013-05-07基金项目：国家自然科学基金项目(51279043、61201411、51209059)；海军装备预先研究项目(1011204030104)；水声技术国家重点实验室基金项目(9140C200203110C2003)；黑龙江省普通

7、高校青年学术骨干支持计划项目(1253G019)作者简介：王燕(1973一)，女，教授，博士生导师。E-mail：wangyan@hrbeu．edu．ca；吴文峰(1987一)，男，博士研究生。E．mail：wwf@hrbeu．edu．cn380兵工学报第35卷方式上的复杂性，矢量阵的自适应信号处理方法受n=1，⋯，N，(2)导向矢量失配和快拍数不足的影响更为严重。式中：s(n)为第k组源信号，假设第一组为目标信如矢量阵标准Capon波束形成(SCBV)在