[发明专利]基于分布式极化敏感阵列的参数联合估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，尤其是涉及基于分布式极化敏感阵列的参数联合估计方法。

背景技术

一个完备的电磁矢量传感器由空间放置的3个电偶极子和3个磁偶极子构成，它们在空间共点放置相互正交，从而形成极化敏感阵列，可以接收入射电磁波全部的电场分量和磁场分量，因而相较于传统的标量阵列，极化敏感阵列可以接收更多的入射信号的信息。又，极化敏感阵列能够感应入射信号的极化信息，从而获得入射电磁信号的极化参数。然而，传统的标量阵列却由于不能感应入射信号的极化信息，而无法获得入射电磁信号的极化参数。并且，极化敏感阵列还可以同时感应入射电磁波的极化信息和空域信息。因此，极化敏感阵列不管是用于极化参数估计还是自适应波束的形成，其都具有比传统标量阵列更优越的系统性能。

在极化敏感阵列的应用中，利用电场、磁场和坡印廷矢量之间的矢量关系，当空间放置有单个完备的电磁矢量传感器，利用该电磁矢量传感器就能够同时获得最多5个不相关信号的波达角度(DOA)和极化参数的估计，因此，在空间物理孔径受限的场合具有重要的意义。

然而，针对极化敏感阵列的信号处理，大多假设各个阵元由2至6个共点放置的相互正交的电偶极子或磁偶极子构成，因此，各极子在空间共点放置不可避免的会有严重的互耦效应，互耦效应会降低天线系统的性能。

阵元间的互耦现象是不可避免的，为了有效减少阵元各共点通道之间互耦的相互影响，现有技术提出了分布式极化敏感阵列，分布式极化敏感阵列是将极化敏感阵列各阵元共点分量在空间分散放置，其能够使阵元间的互耦效应大大降低，同时也可以感应入射电磁波的电场信息和极化信息。现有的针对分布式极化敏感阵列的参数估计方法大多针对完备的电磁矢量传感器，即在空间分散放置3个电偶极子和3个磁偶极子，然后再利用改进的矢量叉乘的方法来完成参数估计。然而，在实际中，由于空间电场和磁场是时变的，时变的电场能够产生磁场，时变的磁场能够产生电场，同时利用电偶极子和磁偶极子来形成极化敏感阵列，存在一定的冗余关系。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供基于分布式极化敏感阵列的参数联合估计方法，所述方法包括：

将由电偶极子对构成的极化敏感阵列中各阵元分量分散放置于空间内，从而形成分布式极化敏感阵列；

按照阵元的前后顺序，将分布式极化敏感阵列划分为第一子阵列和第二子阵列；

在分布式极化敏感阵列接收到入射信号后，获得入射信号的协方差矩阵；

基于所述协方差矩阵，构造信号子空间；

按照矩阵中行数的前后顺序，将由矩阵构成的所述信号子空间划分为第一子矩阵和第二子矩阵；

利用第一子矩阵和第二子矩阵之间的旋转不变性，获得入射信号的波达角度和极化参数的估计。

进一步地，所述将由电偶极子对构成的极化敏感阵列中各阵元分量分散放置于空间内，具体为：

在建立的包括横轴和纵轴的坐标系中，极化敏感阵列中各阵元以相同的间距分布放置于纵坐标轴，电偶极子交替设置为平行于横轴的方向和平行于纵轴的方向。

进一步地，当分布式极化敏感阵列包括M个阵元时，按照阵元的前后顺序，将分布式极化敏感阵列划分为第一子阵列和第二子阵列，具体为：

划分分布式极化敏感阵列的前M-2个阵元为第一子阵列，划分分布式极化敏感阵列的后M-2个阵元为第二子阵列。

进一步地，所述基于所述协方差矩阵，构造信号子空间，具体包括：

对协方差矩阵进行特征值分解，构造信号子空间。

进一步地，按照矩阵中行数的前后顺序，将由矩阵构成的所述信号子空间划分为第一子矩阵和第二子矩阵，具体为：

划分信号子空间中的矩阵的前M-2行构成第一子矩阵，划分信号子空间中的矩阵的后M-2行构成第二子矩阵。

进一步地，利用第一子矩阵和所第二子矩阵之间的旋转不变性，获得入射信号的波达角度和极化参数的估计，具体包括：

基于总体最小二乘法旋转不变法，获得第一子矩阵和第二子矩阵之间的旋转不变特性参数；

对所述旋转不变特性参数进行特征值分解，得到特征值和与所述特征值对应的特征向量；

基于特征值和所述特征向量，获得入射信号的波达角度和极化参数的估计。

进一步地，基于特征值和所述特征向量，获得入射信号的波达角度和极化参数的估计，具体包括：

基于特征值，获得入射信号的波达角度；