1.一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:潜标探测器利用M个水听器构成的均匀线阵进行目标探测,探测系统阵元间距为 其中λ为信号的波长;M个水听器阵的T接收数据记为x(t)=[x1(t),x2(t),…,xM(t)],水听器阵的方位估计方法的步骤如下:步骤一:对M个水听器的接收数据进行希尔伯特变换,将其转换为复信号,水听器阵列接收信号x(t)的复信号形式为 其中 表示存在幅相误差时阵列流型矩阵,t=1,2,…,L表示采样序号, 表示入射信号向量, 表示水听器阵的噪声复向量;
步骤二:根据公式 计算水听器阵列接收复信号的协方差矩阵,其中LH
表示快拍数,[·]表示矩阵的共轭转置;
步骤三:假设均匀线列阵的P个阵元为精确校正的辅助阵元,且P≥K+1,K表示入射信号的个数,提取子阵1协方差矩阵 的相位信息 其中angle(·)表示提取相位信息;利用相位信息矩阵的上三角元素计算相位误差,相位信息矩阵的上三角元素构成的上三角矩阵记为 其中表示相位误差,由于假设前P个阵元为精确校正过的辅助阵元,因此,令m表示行标号,n表示列标号;
步 骤 四:提 取 紧 邻 主 对 角的 第 一 条 斜 对 角 线的 前 P ‑ 1 个 元 素 和由于 可得同时,对于第一条斜对角线元素,每一个元素加上 并令那么,由 结合线性代数,得
由于 上式可以简化为
由上式解得相位误差矢量
步骤五:对潜标探测器M个水听器的接收数据乘以相应的相位校正因子,校正因子的形式为 实现对相位的校正,校正后的数据记为步骤六:根据离散信号能量的计算公式 计算相位校正后的数据中每个水听器的平均能量 通过公式 得到幅度校正矢量步骤七:对潜标探测器M个水听器的经过相位校正后的数据 乘以相应的幅度校正因子,实现对幅度的校正;校正后的数据可表示为X(t);计算去除幅相误差后的接收数据矩阵的协方差矩阵步骤八:使θ在[‑π/2,π/2]范围内均匀取值,利用步骤七中的协方差矩阵估计值 计算空间谱P(θ);
步骤九:根据公式
计算谱函数P(θ)的一阶差分函数y(θ),将其作为新的空间谱,对y(θ)取绝对值,寻找峰值,对差值最小的两个峰值取平均,得到入射信号入射角度的估计值。
2.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算方法计算如下:A1:对协方差矩阵 进行特征值分解,按特征值从大到小的顺序进行排序,划分为信号子空间和噪声子空间两部分,其中,噪声子空间UN由第K+1到第M个特征值对应的特征向量组成;
A2:使θ在[‑π/2,π/2]范围内均匀取值,根据公式计算信号的空间谱为
3.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算公式为:
4.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算公式为:
5.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算公式为: 其中||·||2表示向量的2范数。
6.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算公式为: 将特征值λi从大到小进行排序,qi为λi对应的特征向量。
7.如权利要求1所述的一种稳健的水听器阵方位估计方法,其特征在于:空间谱P(θ)的计算公式为: