声矢量阵降维平行因子模型及方位估计方法.pdf

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1、第27卷第3期海军工程大学学报V01．27No．32015年6月JOURNALOFNAVALUNIVERSITYOFENGINEERINGJun．2015DOI：10．7495／j．issn．1009—3486．2015．03．012声矢量阵降维平行因子模型及方位估计方法程锦房，秦一平，何光进(1．海军工程大学兵器工程系，武汉430033；2．海军驻某军事代表处，昆明650031)摘要：针对原有的声矢量阵三阶PARAFAC(平行因子)模型维数高、参数求解过程运算量大的缺点，建立了一种降维的PARAFAC模型。将声矢量阵看作空间共点的声压传感器子阵和振速传感器子阵，计算各子阵输出数据的自协方

2、差，并构造了三阶张量，最后证明该张量满足三阶PARAFAC模型并利用交替迭代算法估计声源参数。仿真和实测数据表明：该方法可以用于多目标方位估计且估计精度优于超分辨率的ESPRIT算法。关键词：声矢量阵；方位估计；平行因子中图分类号：TB566文献标志码：A文章编号：1009—3486(2015)03—0053—05DoAestimationmethodbasedondimensiondescendedPARAFACmodelofvectorhydrophonearrayCHENGJin-fang，QINYi—ping，HEGuang—jin(1．Dept．ofWeaponryEnginee

3、ring，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China；2．NavyMilitaryRepresentatiVeOffice，Kunming650031，China)Abstract：AstheexistingPARAFAC(ParallelFactor)modelofvectorhydrophonearray(VHA)hasalargedimensionandneedsalargeamountofcomplexcomputationduringtheparametersestimation，aPARAFACmodelwithasmallerdimen

4、sionisestablished．First，asingleVHAisregardedasseveralparallelsub—arrays：apressuresensorsub—arrayandtwo／threevelocitysensorsub—arrays．Second，au—to—covariancematrixofeachsub—arrayiscalculatedtoformathirdordertensor．ThetensorisverifiedSOastomeetathirdorderPARAFACmodel，andtheunknownparametersareobtain

5、edfromTALSoperations．Simulationsandexperimentsshowthatthedimension—descendingPARAFACmodelcanbeusedtofindtheDOAsofmultiplesoundsourcesandthatitisbetterinaccuracythantheESPRITalgorithm．Keywords：vectorhydrophonearray；DOAestimation；PARAFAC矢量水听器可以同步共点地测量水下空间某理，ESPRIT和MUSIC算法使用的前提是假设一点的声压与三维振速信息且有与频率无关的

6、背景噪声为独立的高斯白噪声或自相关矩阵已偶极子指向性，在水下目标定位与跟踪领域有着知，否则算法的性能就会急剧下降[7]。另外，广阔的应用前景E1--23。目前，国内外学者对基于ESPRIT算法需要对俯仰角和方位角进行配对操矢量水听器的方位估计算法进行了大量而卓有成作，在低信噪比条件下参数配对往往会出现模糊效的研究[3]。这些算法都基于ESPRIT(旋转现象；MUSIC算法需要谱峰搜索，计算量较大。不变子空间)或MUSIC(多信号分类法)算法原PARAFAC(平行因子)技术是一种始于心理收稿日期：2014-09—23；修回日期：2015—04—27。基金项目：国家部委基金资助项目(4O1O7

7、O9O1O2O1)。作者简介：程锦房(1964一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为军用目标特性及其信息处理技术。通信作者：程锦房，Jeffreychangcn@hotmail．CO1TI。·54·海军工程大学学报第27卷实验学的张量(高维数据)分析方法，20世纪末，同，本文首先计算各类传感器子阵输出数据的协Sidiropoulos等将其引入到天线阵列信号处理方差，利用各协方差矩阵构造三阶PARAFAC模领域并引起了