文档介绍：硕士学位论文
基于声矢量传感器阵列的 DOA 估计
ESTIMATION OF DIRECTION-OF-ARRIVAL
BASED ON ACOUSTIC VECTOR SENSOR
ARRAY
沈骏元
哈尔滨工业大学
2014 年 12 月
国内图书分类号:
国际图书分类号:
学校代码:10213
密级:公开
工程硕士学位论文
基于声矢量传感器阵列的 DOA 估计
硕士研究生:沈骏元
导
师:李
维副教授
申请学位:工程硕士
学
科:电子与通信工程
所在单位:电子与信息工程学院
答辩日期: 2014 年 12 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
:
Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
ESTIMATION OF DIRECTION-OF-ARRIVAL
BASED ON ACOUSTIC VECTOR SENSOR
ARRAY
Candidate:
Supervisor:
Academic Degree Applied for:
Speciality:
Affiliation:
Date of Defence:
Shen Junyuan
Associate Prof. Li Wei
Master’s Degree in Engineering
Electronics munication
Engineering
Shenzhen Graduate School
December, 2014
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
声矢量传感器是由声压传感器与质点振速传感器两部分构成的,在空域
环境中具有同步采集声场中的声压信息(标量)与振速信息(矢量)的特性。
其增加的数据维度等同于更多的数据快拍,较之声压传感器会有更高的检测
灵敏度。但是现有的大量声矢量阵信号处理技术都是将矢量传感器的振速信
息作为额外的独立阵元来处理,而没有充分利用远场环境下声压与振速的相
关性特点。事实上,在各项同性的噪声场中,声压及振速是非相关的;利用
这一特性,即可在信号波达方向角估计过程有效降低高斯白噪声所产生的影
响及干扰。
本文在回顾声矢量传感器的基本原理、声压振速联合信息处理的物理基
础以及子空间类算法的声矢量阵信号处理技术的基础上,采用声压振速联合
信息对矢量传感器阵列信号处理进行算法上的改进,为解决在低信噪比环境
下高效地定位目标方位提供了一种可行的解决思路。
本文引入了基于声压振速联系信息的 P-V 互协方差矩阵来处理接收数据
信号。这种新型的协方差矩阵将振速信息合成到某一观测方向上,避免了接
收数据矩阵的维度增加,因此降低了声矢量阵信号处理的计算复杂度。在接
收信号矩阵的后续处理中, 本文结合现有的 Unitary-MUSIC 算法和
Root-MUSIC 算法提出了一种基于声矢量传感器阵 P-V 互协方差矩阵的
Unitary-RootMUSIC 改进算法。该算法不仅在原有的算法基础上提升了信号
的检测性能,更进一步降低了计算复杂度。文中也从不同信噪比条件下的均
方根误差、检测概率、空间功率谱、仿真耗时等多个角度对新提出的算法进
行了仿真,并通过与现有算法的对比,验证了其优秀的检测性能。
关键词:声矢量传感器; Unitary-MUSIC 算法;波达方向角估计;基于声压
振速的互协方差矩阵
-I-
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文工程
Abstract
Acoustic vector sensor is consist of pressure sensor and particle velocity
sensor, which can synchronously pick up the pressure information (scalar) and
velocity information (vector) in the sound field . Therefore, pared with the
conventional pressure sensor, the acoustic vector sensor may receive more
complete information of sound field. But most of exis