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基于压缩感知的矢量阵聚焦定位方法

时洁 杨德森 时胜国 胡博 朱中锐

基于压缩感知的矢量阵聚焦定位方法

时洁, 杨德森, 时胜国, 胡博, 朱中锐
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  • 本文针对噪声源近场定位识别问题, 利用声源分布在空间域具有稀疏性, 在压缩感知理论框架下建立了新体系下的矢量阵聚焦波束形成方法, 用于解决同频相干声源的定位识别问题. 新方法可在小快拍下准确获得噪声源的空间位置, 且不损失对噪声源贡献相对大小的评价能力. 通过详细的理论推导、仿真分析和试验验证, 证明了基于压缩感知的矢量阵聚焦定位新方法本质上实现了l1 范数正则化求解下的波形恢复和空间谱估计, 因此具有较高的定位精度, 较强的相干声源分辨能力、准确的声源贡献相对大小评价能力以及较高的背景压制能力, 可应用于水下复杂噪声源的定位识别.
      通信作者: 时胜国, shishengguo@hrbeu.edu.cn
    • 基金项目: 长江学者和创新团队发展计划(批准号: IRT1228)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20122304120023, 20122304120011)和国家自然科学基金青年基金(批准号: 11204050, 11204049)资助的课题.
    [1]

    Shi J, Yang D S, Shi S G 2011 Acta Phys. Sin. 60 064301 (in Chinese) [时洁, 杨德森, 时胜国 2011 物理学报 60 064301]

    [2]

    Shi J, Yang D S, Shi S G 2012 Acta Phys. Sin. 61 124302 (in Chinese) [时洁, 杨德森, 时胜国 2012 物理学报 61 124302]

    [3]

    Cho Y T, Roan M J 2009 J. Acoust. Soc. Am. 125 944

    [4]

    Levin D, Habets Emanuel A P, Gannot S 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 1240

    [5]

    Candes E J, Wakin M B 2008 IEEE Signal Proc. Mag. 25 21

    [6]

    Baraniuk R G 2007 IEEE Signal Proc. Mag. 24 118

    [7]

    Gorodnitsky I F, Rao B D 1997 IEEE Trans. Signal Process. 45 600

    [8]

    Malioutov D, Cetin M, Willsky A S 2005 IEEE Trans. Signal Process. 53 3010

    [9]

    Simard P, Antoni J 2013 Appl. Acoust. 74 974

    [10]

    Chu N, Picheral J, Mohammad-djafari A, Gac N 2014 Appl. Acoust. 76 197

    [11]

    Edelmann G F, Gaumond C F 2011 J. Acoust. Soc. Am. 130 232

    [12]

    Xenaki A, Gerstoft P 2014 J. Acoust. Soc. Am. 136 260

    [13]

    Li X, Ma X C, Yan S F 2013 Appl. Acoust. 74 926

    [14]

    Zhong S Y, Wei Q K, Huang X 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 445

    [15]

    Lei Z X, Yang K D, Duan R, Xiao P 2015 J. Acoust. Soc. Am. 137 255

    [16]

    Liang G L, Ma W, Fan Z, Wang Y L 2013 Acta Phys. Sin. 62 144302 (in Chinese) [梁国龙, 马巍, 范展, 王逸林 2013 物理学报 62 144302]

    [17]

    Boyd S, Vandenberghe L 2004 Convex Optimization (Cambridge University Press, New York) 120

  • [1]

    Shi J, Yang D S, Shi S G 2011 Acta Phys. Sin. 60 064301 (in Chinese) [时洁, 杨德森, 时胜国 2011 物理学报 60 064301]

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    Shi J, Yang D S, Shi S G 2012 Acta Phys. Sin. 61 124302 (in Chinese) [时洁, 杨德森, 时胜国 2012 物理学报 61 124302]

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    Cho Y T, Roan M J 2009 J. Acoust. Soc. Am. 125 944

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    Baraniuk R G 2007 IEEE Signal Proc. Mag. 24 118

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    Liang G L, Ma W, Fan Z, Wang Y L 2013 Acta Phys. Sin. 62 144302 (in Chinese) [梁国龙, 马巍, 范展, 王逸林 2013 物理学报 62 144302]

    [17]

    Boyd S, Vandenberghe L 2004 Convex Optimization (Cambridge University Press, New York) 120

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-31
  • 修回日期:  2015-10-13
  • 刊出日期:  2016-01-20

基于压缩感知的矢量阵聚焦定位方法

  • 1. 哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001;
  • 2. 哈尔滨工程大学, 水声工程学院, 哈尔滨 150001
  • 通信作者: 时胜国, shishengguo@hrbeu.edu.cn
    基金项目: 

    长江学者和创新团队发展计划(批准号: IRT1228)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20122304120023, 20122304120011)和国家自然科学基金青年基金(批准号: 11204050, 11204049)资助的课题.

摘要: 本文针对噪声源近场定位识别问题, 利用声源分布在空间域具有稀疏性, 在压缩感知理论框架下建立了新体系下的矢量阵聚焦波束形成方法, 用于解决同频相干声源的定位识别问题. 新方法可在小快拍下准确获得噪声源的空间位置, 且不损失对噪声源贡献相对大小的评价能力. 通过详细的理论推导、仿真分析和试验验证, 证明了基于压缩感知的矢量阵聚焦定位新方法本质上实现了l1 范数正则化求解下的波形恢复和空间谱估计, 因此具有较高的定位精度, 较强的相干声源分辨能力、准确的声源贡献相对大小评价能力以及较高的背景压制能力, 可应用于水下复杂噪声源的定位识别.

English Abstract

参考文献 (17)

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