基于四元数MUSIC算法的声矢量传感器阵列二维波达角估计-论文.pdf

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1、第44卷第5期吉林大学学报(工学版)Vo1．44NO．52O14年9月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)Sept．2O14基于四元数MUSIC算法的声矢量传感器阵列二维波达角估计李新波，孙海欣，李晓青，赵洋，梁亮，房小朋(1．吉林大学通信工程学院，长春130022；2．长春大学电子信息3--程学院，长春130022)摘要：利用声矢量传感器导向矢量和四元数之间的相似性，推导并建立了以四元数形式表的导向矢量，给出了声矢量传感器阵的四元数模型，理论分析了导向矢量与噪声子空间的正性，在此基础上提出了

2、基于四元数MUSIC空间谱的二维波达角估计方法。仿真实验表明，元数MUSIC算法的分辨力要优于矢量MUSIC算法，在低信噪比下具有较高的DOA估计度，验证了四元数的正交性优势，同时本文方法不局限于L线阵和面阵，对其他阵型也具有遍适用性。关键词：信息处理技术；四元数；声矢量传感器；MUSIC算法；DOA估计中图分类号：TN911．7文献标志码：A文章编号：1671—5497(2014)05—1453—07DoI：10．7964／dxbgxb2014050372Ddirectionofarrivalestimationwithacousticvectorsensorarra

3、ybasedonquarternionsMUSICalgorithmLIXin—bo，SUNHai—xin，LIXiao—qing，ZHAOYang，LIANGLiang，FANGXiao—peng(1．CollegeofCommunicationEngineering，JilinUniversity，Changchun130022，China；2．CollegeofElectr0ic“d示交四精普JformationEngineering，ChangchunUniversity130022．China)Abstract：Thesimilaritybetweenthes

4、teeringvectorandquaternionofacousticveetorsensorisutilizedtoderiveandestablishthequaternionexpressingformofthesteeringvector，andthequaternionmode1oftheacousticvectorsensorarrayisproposed．Moreover，theorthogonalityofthesteeringvectorandnoisesubspaceistheoreticallyanalyzed．Basedonthequatern

5、ionMultipleSignalC1assification(MUSIC)spatialspectrum，a2-DDirectionofArrival(DOA)estimationmethodisproposed．ExperimentresultsshowthattheresolutionofthequaternionMUSICalgorithmisbetterthanthatofthevectorMUSICalgorithm．InlowSignal—toNoiseRatio(SNR)，thequaternionMUSICalgorithmhashigheraccur

6、acyofDOAestimation．Atthesametime，thismethodcanbeappliednotonlvtotheL—shapearrayandplanearray，butalsotootherarrayformations．Keywords：informationprocessing；quaternion；acousticvectorsensor；MUSICalgorithm；DOAest；matjon收稿日期：2013-08—21．基金项目：国家自然科学基金项目(51375207)；吉林省青年科研基金项目(20140520064JH)．作者简介：

7、李新波(1980一)，男，讲师，博士．研究方向：阵列信号处理．E—mail：cinple@126．coin·1454·吉林大学学报(工学版)第44卷数，它由一个实部和三个虚部构成，并且三个虚部0引言问满足一定的转换关系。近些年，随着声矢量传感器技术的发展及其四元数有以下两种表示形式：在军工中潜在的应用前景，水声阵列信号参数估q—a+ib++kd(1)计问题成为了热门研究方向。声矢量传感器能够Ⅱ，b，C，d∈R同步、共点地拾取声场中某点处的声压和振速信q—a+ip—a+ib+(c+id)(2)息，且各输出分量之间具有正交性。传统的声矢虚部间