Estimación robusta de DOA de señales acústicas submarinas basada en ponderación de valores propios

LI Weiqiang ,  

XING Chuanxi ,  

TAN Guangzhi ,  

HUANG Tinglong ,  

摘要

Se propone un método de estimación de dirección de llegada (DOA) de señales acústicas submarinas basado en arreglos anidados que fusiona la reconstrucción Toeplitz con la reducción de ruido ponderada por valores propios utilizando un modelo bayesiano disperso fuera de grilla. El algoritmo obtiene una matriz de covarianza de rango completo mediante mapeo y reconstrucción en espacio virtual, y pondera los valores propios del subespacio de señales para suprimir el ruido y preservar la información útil; luego se construye un modelo de representación dispersa fuera de grilla, utilizando aprendizaje bayesiano para lograr la estimación máxima a posteriori. Simulaciones y pruebas en mar muestran que el método requiere solo 6 elementos físicos para estimar 11 fuentes, manteniendo alta resolución y estabilidad en escenarios multiobjetivo con pocas instantáneas y corta distancia; cuando la relación señal-ruido es menor a 15 dB, el RMSE del método propuesto mejora en 53.11% y 60.04% respecto a los algoritmos MUSIC y ESPRIT bajo el mismo arreglo. El método propuesto aprovecha efectivamente los grados de libertad del arreglo virtual, suprime interferencias de ruido y logra una estimación DOA más precisa bajo baja SNR y pocas instantáneas, con mejor robustez.

关键词

Arreglos anidados;Estimación DOA;Reconstrucción Toeplitz;Reducción de ruido ponderada por valores propios;Bayes disperso fuera de grilla

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