近期，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所水下航行器信息技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員王雷歐等提出了一種利用變化指數(shù)的故障檢測(cè)電路，可有效檢測(cè)陣列有無(wú)故障。相關(guān)研究成果發(fā)表在IEICE Transactions on Electronics上。

傳感器陣列以某種幾何結(jié)構(gòu)分布，是發(fā)射、接收信號(hào)的傳感器集合體，主要作用是在低信噪比環(huán)境下提高信號(hào)的接收能力，即在抑制噪聲的同時(shí)，提高輸出信號(hào)的質(zhì)量。信號(hào)合成技術(shù)通過(guò)計(jì)算理想的合成權(quán)值，可以顯著提高輸出信號(hào)的信噪比。

目前，信號(hào)合成方法主要包括兩類。一類是基于特征空間的方法，建立特定的目標(biāo)函數(shù)求出合成權(quán)值，該方法存在的主要問(wèn)題是計(jì)算量較大。另一類是基于迭代的信號(hào)合成方法，其代表是SUMPLE算法，具有良好的合成性能，同時(shí)計(jì)算復(fù)雜度較低。當(dāng)陣列中的某個(gè)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，SUMPLE算法的合成性能會(huì)下降。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者曾提出一種基于修改系數(shù)的α-SUMPLE算法，該算法能夠減少故障傳感器所導(dǎo)致的合成損失，但當(dāng)陣列中沒(méi)有故障傳感器時(shí)，會(huì)帶來(lái)額外的合成損失。

針對(duì)α-SUMPLE算法存在的問(wèn)題，王雷歐等人基于數(shù)學(xué)模型與性能分析，利用二階統(tǒng)計(jì)量中的變化指數(shù)(Variability Index，VI)作為檢測(cè)判據(jù)，結(jié)合假設(shè)檢驗(yàn)得到故障檢測(cè)閾值，最終提出計(jì)算成本低的故障檢測(cè)電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該新故障檢測(cè)電路可有效判斷傳感器陣列有無(wú)故障。當(dāng)傳感器陣列中出現(xiàn)故障時(shí)，該電路能夠減少合成損失；當(dāng)傳感器陣列中沒(méi)有故障時(shí)，該電路也不會(huì)產(chǎn)生額外的合成損失。