Low frequency three-dimensional DOA estimation for underwater gliders using an arbitrary tetrahedral array

超定系统 到达方向 多向性 算法 克拉姆-饶行 水声通信 水下 方位角 水声学 声学 计算机科学 数学 估计理论 数学分析 物理 电信 几何学 地质学 海洋学 天线(收音机)
作者
Dong Sun,Ke Zhang,Jidan Mei,Junjie Shi,Yuezu Lv
出处
期刊:Applied Acoustics [Elsevier]
卷期号:214: 109707-109707
标识
DOI:10.1016/j.apacoust.2023.109707
摘要

This study proposes a method for estimating the three-dimensional (3-D) direction of arrival (DOA) of low-frequency line spectra with an arbitrary tetrahedral array on a moving underwater platform, such as underwater glider (UG). First, we provide the theoretical derivations of the 3-D DOA estimation algorithm. Four sensors are matched pairwise without duplication and the time difference of arrival (TDOA) of each pair is estimated using the cross-spectral method. The geometric relation between the space coordinate vector of the paired sensors and direction vector of the incoming signal is combined with the TDOA to establish the overdetermined equations. The algorithm solves the overdetermined equations to obtain the azimuth and elevation of the line spectra, and exploits all the information from sensors to enhance the accuracy of DOA estimation. And the Cramer–Rao lower bound (CRLB) of an arbitrary tetrahedral array is derived as a function of the signal-to-noise ratio (SNR), integration time, signal bandwidth, frequency, array arrangement, and DOA of the signal. Second, simulations and a sea trial verify the feasibility of the 3-D DOA estimation algorithm using a tetrahedral array on a moving UG. Finally, several factors that influence the algorithm are analyzed, including the DOA of the source, frequency, SNR, sensor position error and phase error. The upper frequency limit to avoid spatial aliasing is also derived as a function of the array aperture. The study shows that the tetrahedral array is suitable for various underwater mobile platforms owing to its small scale and irregularity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
新123关注了科研通微信公众号
刚刚
吕嫣娆完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
bb完成签到,获得积分10
5秒前
LeonPan发布了新的文献求助10
5秒前
小二郎应助朝风采纳,获得10
5秒前
5秒前
杨亚轩完成签到,获得积分10
8秒前
zzx完成签到 ,获得积分10
9秒前
标致冰海完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
路宝发布了新的文献求助10
10秒前
李爱国应助irisy采纳,获得10
11秒前
14秒前
kk发布了新的文献求助10
14秒前
16秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
18秒前
18秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
18秒前
18秒前
18秒前
18秒前
顺心牛排完成签到,获得积分10
19秒前
愤怒的山兰完成签到,获得积分10
19秒前
shhoing应助TK采纳,获得10
20秒前
Accept发布了新的文献求助10
21秒前
王俊发布了新的文献求助10
21秒前
Akim应助vagabond采纳,获得10
23秒前
juan发布了新的文献求助10
23秒前
WSYang完成签到,获得积分10
24秒前
ZYP发布了新的文献求助10
26秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSORS FOR LOW LIGHT APPLICATIONS 1500
Holistic Discourse Analysis 600
Constitutional and Administrative Law 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 530
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5344792
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4479975
关于积分的说明 13944959
捐赠科研通 4377204
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2405147
邀请新用户注册赠送积分活动 1397687
关于科研通互助平台的介绍 1370008