A Subspace-based Array Shape Estimation Method Using Nearfield Source Model

Most of the way shape estimation method using reference sources assume that the reference sources are in the farfield. That is, the reference sources are assumed to be far from the array. However, in applications of the array with reference sources, the reference sources are not far from the way, so that in practical ocean environments, the conventional method using farfield source model fail to estimate the positions of the hydrophones. In this paper, based on the nearfield source model, a subspace-based array shape estimation method was proposed. In the proposed method, nearfield reference source is modeled using the differential time delay at each hydrophone, and nearfield parameters are derived. Using these parameters, a subspace-based array shape estimation method that generalizes the existing farfield subspace fitting method which can work regardless of the range of the source is proposed. The Cramer-Rao lower bound for the proposed method is investigated. The results of the numerical experiments indicate that the proposed method performs well in estimating the shape of a perturbed way regardless of the ranges of the reference sources.

근거리 신호 모델을 이용한 부공간 근사 기반의 어레이 형상 추정 기법

참조 신호를 이용한 어레이 형상추정 기법은 일반적으로 참조 신호가 어레이로부터 충분히 먼 원거리에 위치한다고 가정하고 있다. 그러나 실제 해양 환경에서 어레이를 운용하는 경우 참조 신호와 어레이 사이의 거리는 충분히 떨어져 있지 않아 원거리 신호 모델을 바탕으로 한 기존의 기법들은 하이드로폰의 좌표 추정 시 많은 오차가 발생하게 된다 본 논문에서는 근거리 신호모델을 이용한 부공간 근사기반의 어레이 형상추정 기법을 제안하였다. 제안된 기법에서는 기준하이드로폰에 대한 시간 지연 성분을 이용하여 근거리 참조 신호를 모델링하고, 어레이 형상 추정을 위한 근거리 파라미터를 구한다. 근거리 파라미터를 이용하여 기존의 원거리 형상 추정 기법을 일반화함으로써 참조 신호의 거리에 관계없이 하이드로폰의 좌표 추정이 가능한 기법을 제안하였다. 그리고 제안된 기법의 Cramer-Rao Lower Bound를 유도하였다. 모의실험 결과 참조 신호의 거리에 관계없이 제안된 기법이 기존의 기법에 비해 보다 정확하게 하이드로폰의 좌표를 추정할 수 있음을 확인하였다.