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远近场混合源的波束解卷积定位

商志刚 曲星昊 乔钢 郝程鹏

商志刚, 曲星昊, 乔钢, 郝程鹏. 远近场混合源的波束解卷积定位[J]. 声学学报, 2023, 48(3): 447-458. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.014
引用本文: 商志刚, 曲星昊, 乔钢, 郝程鹏. 远近场混合源的波束解卷积定位[J]. 声学学报, 2023, 48(3): 447-458. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.014
SHANG Zhigang, QU Xinghao, QIAO Gang, HAO Chengpeng. Localizing mixed far- and near-field sources using beamforming deconvolution techniques[J]. ACTA ACUSTICA, 2023, 48(3): 447-458. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.014
Citation: SHANG Zhigang, QU Xinghao, QIAO Gang, HAO Chengpeng. Localizing mixed far- and near-field sources using beamforming deconvolution techniques[J]. ACTA ACUSTICA, 2023, 48(3): 447-458. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.014

远近场混合源的波束解卷积定位

doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.014
基金项目: 声场声信息国家重点实验室基金项目(SKLA202202)资助
详细信息
    作者简介:

    曲星昊, xinghao_qu@ieee.org

    通讯作者:

    商志刚, shangzhigang@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: 43.30, 43.60, 43.38

Localizing mixed far- and near-field sources using beamforming deconvolution techniques

  • 摘要:

    提出了定位远近场混合源的波束解卷积技术, 针对非相干远近场混合声信号的线列阵观测结果, 推导了其常规波束形成(CBF)空间谱中固有的广义二维卷积数学关系, 利用Richardson-Lucy算法实现波束能量聚焦以获得近场目标的精确空域参数估计, 通过混合源协方差矩阵向近场流形的正交补空间投影操作提取远场分量, 并分析得到其内在的一维卷积关系, 然后通过角度域波束解卷积进行远场信号的波达估计。仿真分析表明, 所提方法提升了CBF谱的空域分辨力, 通过投影映射隔离近场分量后实现了混合源的分离。与现有方案相比, 所提算法针对远场信源可实现10 dB的背景噪声级抑制。

     

  • 图 1  阵列观测示意图

    图 2  近场区域内的CBF归一化空间谱 (a) CBF网格曲面图; (b) CBF伪彩图

    图 3  近场区域内的CBF解卷积结果 (a) 解卷积网格曲面图; (b) 解卷积伪彩图

    图 4  所提算法流程框图

    图 5  远近场混合源空域分离 (a) CBF空间谱; (b) CBF解卷积结果

    图 6  近场区空间谱对比 (a) CBF粗解卷积(信源1); (b) CBF粗解卷积(信源2); (c) CBF谱(信源1); (d) CBF谱(信源2); (e) CBF精解卷积(信源1); (f) CBF精解卷积(信源2)

    图 7  远场信源估计结果对比 (a) 未隔离近场信源; (b) 已隔离近场信源

    图 8  阵列理想配置下远近场定位结果

    图 9  阵元位置扰动示意图

    图 10  扰动发生时的远近场定位结果

    图 11  近场强目标估计结果 (a) CBF空间谱; (b) CBF解卷积结果

    图 12  远场弱目标估计结果 (a) 未隔离近场信源; (b) 已隔离近场信源

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-05
  • 修回日期:  2023-03-04
  • 刊出日期:  2023-05-11

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