水听器混合阵列MUSIC方位估计研究.pdf

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1、总第211期舰船电子工程Vo1．32No．12012年第1期ShipElectronicEngineering115水昕器混合阵列MUSIC方位估计研究赵锋奚文骏。袁钢(1．海军航空军械修理所上海200436)(2．海军航空工程学院兵器科学与技术系烟台264001)摘要实际应用中，矢量水听器阵列是声压水听器阵列通道数的三倍(-维矢量水听器阵列)或四倍(三维矢量水听器阵列)，其相应的数据量、信号处理复杂度及成本亦明显增加。在阵列中混合配置声压水听器与矢量水听器，是一种解决该问题的有效途径。利用多重信号分类法(MusIc)，对五种配置的水听器混合阵列进行研究，分析在不同信噪

2、比、目标相对运动时对方位估计的影响。仿真表明，在有相同数目矢量水听器时，水听器混合阵列间隔配置比集中配置要好；在目标方位未知的情况下，在中间配置一个矢量水听器比在一端配置要合理。关键词矢量水听器；声压水听器；波达方向估计；多重信号分类法中图分类号TB566StudyonMixedHydrophoneArrays’DOAEstimationBasedonMUSICAlgorithmZHAOFengX1Wenjun。YUANGang(1．InstituteofAeronauticalOrdnanceRepair，Shanghai200436)(2．DepartmentofE

3、nginery．ScienceandTechnology，NAAU，Yantai264001)AbstractInapplications，avectorhydrophonearraycouldtripleorquadruplethenumberofchannelswhichdramaticallyincreasedcost，computationalcomplexityandsamplesupportrequirement．Tomixvectorhydrophoneswithpressurehydrophoneswasaneffectivemethod．Fiverep

4、resentativeconfigurationsofmixedhydrophonearrayswerestudied．InGaussnoisecircumference，themodels’direction-of-arrival(IX)A)WaSanalyzedthroughMUSICalgorithm．DifferentSNRandonetargetmovementbroughtoutvaryeffectstOIX)A．ComputersimulationresultsshowedthatalternateconfigurationwassuperiortOcen

5、terconfigurationiftherewerethesamenumberofacousticvectorhydrophones；thevectorhydrophonewasdisposedatthemiddleofthearraywasrelativelyreasonabletObedisposedatthecenter．KeyWordsvectorhydrophone，pressurehydrophone，DOA，MUSICClassNumberTB566水听器组成的混合阵列上，第i个空间信号的二维空间到1引言达角为0一(，)，当第m个阵元为矢量水听器时，输出

6、矢量水听器较之传统的声压水听器，获取了更多的声为场信息，这些丰富的声场信息为矢量阵的信号处理带来了K更多的选择，也引起了国内外大量学者的关注_J]。在应(￡)一am(Oi)uiS()+，l(￡)(1)鬲用中，矢量水听器阵列存在一些问题，主要有两点：首先是其中，l()一[()，一(￡)，7z()，一(f)]；矢量水听器阵列与声压水听器阵列相比通道数增加了三倍啦一[1，cossinai，sinOisi，cos~i]。(二维矢量水听器阵列)或四倍(三维矢量水听器阵列)，由。(Oi)是阵元m对于第i个空间信号的声压响应系于大孔径阵列可以增强阵列的方位分辨率和精度，因此通数，S(

7、)是第i个信号，‰(￡)是第m个阵元的声压和振速过增加矢量水听器阵元扩展阵列长度必将增加硬件开销、通道接收到的噪声。研制费用，信号处理器的复杂度亦有明显增加。其次，矢量当第m个阵元为水听器时，输出为水听器阵列对不相关的流噪声和传感器自噪声非常敏感。K在阵列中混合配置声压水听器与矢量水听器，是一种解决(￡)一∑n(@)s(￡)+，2却()(2)i一1该问题的有效途径。则将该阵列的输出为本文利用多重信号分类法(MUSIC)¨6~7]，对五种水听Z()=A(@)S(f)+』v(￡)(3)器混合阵列进行研究，分析在不同信噪比、目标相对运动时对方位