基于Khatri-Rao积的三维前视声呐空间方位估计技术

• 作者: 周天 沈嘉俊 杜伟东 周曹韵 宋金阳 陈宝伟 李海森
• 来源期刊: 电子与信息学报
• 关键词: 3维前视声呐 2维方位估计 虚拟孔径扩展 Khatri-Rao积 Vernier法
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 水声通信与信号处理|Underwater Acoustic Communication and Signal Prcessing
• 页码范围: 857-864
• 页数: 8页
• 分类号: TN929.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.11999/JEIT200657

摘要

为了提高3维前视声呐的方位分辨能力,同时避免2维(2D)方位估计(DOA)方法失效,该文提出1维(1D)空间角估计方法、基于Vernier法的垂直角估计方法和基于最小角定理的水平角方位估计方法.首先基于不同子阵构造互协方差矩阵避免2维方位估计模型失效,再利用Khatri-Rao积进行虚拟孔径扩展;将扩展后的阵列导向矢量和观测向量模型用于2维方位估计.与原阵列的导向矢量相比,虚拟阵元数量约增加1倍,阵列的孔径得到有效扩展.仿真实验表明,与单观测向量波束形成2维方位估计方法相比,所提方法在2维方位估计问题中具有更高的分辨能力,均方根误差更低;水池实验进一步验证了该文所提方法的工程实用性.