基于声矢量传感器阵列的doa估计

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1、硕士学位论文基于声矢量传感器阵列的DOA估计ESTIMATIONOFDIRECTION-OF-ARRIVALBASEDONACOUSTICVECTORSENSORARRAY沈骏元哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TN914.42国际图书分类号：621.3.39学校代码：10213密级：公开工程硕士学位论文基于声矢量传感器阵列的DOA估计硕士研究生：沈骏元导师：李维副教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TN914.42U.D.C:621.3.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringESTIMATIONOFDIRECTION-OF-ARRIVALBASEDONACOUSTICVECTORSENSORARRAYCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Affiliation：DateofDefence：ShenJunyuanAssociateProf.LiWeiMaster’sDegreei

3、nEngineeringElectronicsandCommunicationEngineeringShenzhenGraduateSchoolDecember,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要声矢量传感器是由声压传感器与质点振速传感器两部分构成的，在空域环境中具有同步采集声场中的声压信息（标量）与振速信息（矢量）的特性。其增加的数据维度等同于更多的数据快拍，较之声压传感器会有更高的检测灵敏度。但是现有的

4、大量声矢量阵信号处理技术都是将矢量传感器的振速信息作为额外的独立阵元来处理，而没有充分利用远场环境下声压与振速的相关性特点。事实上，在各项同性的噪声场中，声压及振速是非相关的；利用这一特性，即可在信号波达方向角估计过程有效降低高斯白噪声所产生的影响及干扰。本文在回顾声矢量传感器的基本原理、声压振速联合信息处理的物理基础以及子空间类算法的声矢量阵信号处理技术的基础上，采用声压振速联合信息对矢量传感器阵列信号处理进行算法上的改进，为解决在低信噪比环境下高效地定位目标方位提供了一种可行的解决思路。本文引入了基于声压振速联系信息的P-

5、V互协方差矩阵来处理接收数据信号。这种新型的协方差矩阵将振速信息合成到某一观测方向上，避免了接收数据矩阵的维度增加，因此降低了声矢量阵信号处理的计算复杂度。在接收信号矩阵的后续处理中，本文结合现有的Unitary-MUSIC算法和Root-MUSIC算法提出了一种基于声矢量传感器阵P-V互协方差矩阵的Unitary-RootMUSIC改进算法。该算法不仅在原有的算法基础上提升了信号的检测性能，更进一步降低了计算复杂度。文中也从不同信噪比条件下的均方根误差、检测概率、空间功率谱、仿真耗时等多个角度对新提出的算法进行了仿真，并通过

6、与现有算法的对比，验证了其优秀的检测性能。关键词：声矢量传感器；Unitary-MUSIC算法；波达方向角估计；基于声压振速的互协方差矩阵-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文工程AbstractAcousticvectorsensorisconsistofpressuresensorandparticlevelocitysensor,whichcansynchronouslypickupthepressureinformation(scalar)andvelocityinformation(vector)inthesoundf

7、ield.Therefore,ascomparedwiththeconventionalpressuresensor,theacousticvectorsensormayreceivemorecompleteinformationofsoundfield.Butmostofexistingacousticvectorsensorarraysignalprocessingtechniquesarejustusingthevelocityvectorsensorinformationasanadditionalindependen

8、tarrayelementstodealwith,ratherthanmakefulluseofrelatedcharacteristicsofthefar-fieldsoundpressureandvibrationvelocity.Infact,intheisotropi