适用任意平面阵列的二维宽带DOA快速估计算法

作者：刘学承; 朱敏; 武岩波

来源：仪器仪表学报, 2022, 43(07): 102-111.

DOI：10.19650/j.cnki.cjsi.J2109015

• 宽带波达方向估计
• 匹配滤波
• 双边相关变换
• 加速粒子群最优化

二维宽带波达方向(DOA)估计对实现水声通信定位一体化具有重要作用。双边相关变换(TCT)算法是高分辨宽带DOA估计的经典算法之一，但只适用均匀线列阵下的一维DOA估计，且计算量大。本文在对TCT简化算法(STCT)进行扩展改进的基础上，提出了一种适用于任意面阵列且具有低计算复杂度的二维宽带DOA快速估计算法。所提算法利用水声通信同步信号的已知波形对阵列输出数据进行匹配预处理，有效压缩了聚焦变换所需频点数量，从而降低了聚焦变换过程的计算量；利用余弦域加速粒子群最优化(APSO)搜索二维空间谱谱峰，在保持高搜索精度的同时显著降低了搜索计算量。相较于单纯的STCT扩展算法，所提算法保持高DOA估计精度，在信噪比为20 dB时精度约为0.02°,但计算量远低于前者。仿真和实验结果验证了所提算法的优势。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院声学研究所; 声场声信息国家重点实验室