结合有限新息率重构的水声宽带信号方位估计方法

作     者：明超 牛海强 李整林 郭永刚 甘维明 

作者机构：中国科学院声学研究所南海研究站 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 中山大学海洋工程与技术学院 南方海洋科学与工程广东实验室 陵水海洋信息海南省野外科学观测研究站 

出 版 物：《应用声学》 (Journal of Applied Acoustics)

年 卷 期：2025年

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12174418) 院士工作站项目(202305AF150075) 中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项(XDB0700000) 海南省自然科学基金(523QN309) 

主　　题：到达方向估计 宽带信号 有限新息率 

摘      要：基于压缩感知理论的稀疏重构方法容易受网格失配的影响，导致其性能下降。此外，这类方法的计算复杂度较高，难以满足实时应用的要求。相比之下，有限新息率(Finite rate innovation， FRI)重构方法在解决网格失配问题和提升计算效率方面具有明显优势。实际的水声信号通常是宽带信号，而现有的FRI重构方法多基于窄带信号的假设，未深入研究宽带信号的方位估计问题。针对这一问题，该文提出一种基于多项式比值模型的宽带信号FRI方位估计方法，该方法首先通过一种基于矩阵极分解的宽带聚焦算法，将所有频率的接收信号聚焦到同一个参考频率上，随后使用FRI方法对聚焦后的信号进行方位估计。与传统基于相干信号子空间的方位估计方法相比，该方法无需预先估计目标方位，数值仿真和实验结果表明，该方法可以实现高效率且相对准确的方位估计。