基于特征值加权的稳健水声阵列信号DOA估计

摘要

提出了一种融合Toeplitz重构与特征值加权降噪的嵌套阵列离格稀疏贝叶斯水声信号方位估计方法。算法通过虚拟域映射与重构获得满秩协方差矩阵，并对信号子空间特征值加权以抑制噪声并保留有效信息；进而构建离格稀疏表示模型，利用贝叶斯学习实现最大后验估计。仿真与海试实验表明，该方法仅需6个物理阵元即可估计11个信源，在低快拍和近距离多目标场景下仍保持高分辨率与稳定性；当信噪比为-15 dB时，所提算法的RMSE较同阵列下的MUSIC与ESPRIT算法分别提升了53.11%和60.04%。所提算法能有效利用虚拟阵列自由度、抑制噪声干扰，实现低信噪比、小快拍数下更精确的DOA估计，鲁棒性更优。

关键词

嵌套阵列 / DOA估计 / Toeplitz重构 / 特征值加权降噪 / 离格稀疏贝叶斯

基金资助

国家自然科学基金（61761048）; 云南省基础研究专项（20210AT070132）