[发明专利]非共点电磁矢量传感器阵列的参数估计四元数方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种空间非共点电磁矢量传感器阵列的参数估计方法。

背景技术

电磁矢量传感器阵列是一种能够获取电磁信号空域和极化域信息的新型阵列。随着无线通信业务的迅猛发展，学者们在基于电磁矢量传感器阵列的参数估计方面取得了许多有价值的研究成果，提出了正交电偶极子对、正交三极子、正交三磁环、全电磁矢量传感器等多种类型的电磁矢量传感器阵列参数估计算法。

图1为现有技术的一种圆柱面共形电磁矢量传感器阵列的示意图，阵列的阵元沿圆周分布在圆柱的上、下底面上，上底面的阵元称为上层子阵阵元，下底面的阵元称为下层子阵阵元，上层子阵的阵元与下层子阵的阵元一一对应，相对应的上、下层子阵阵元在圆柱的同一条母线上，对应的阵元间的间隔为d。在理论上共点偶极子天线有很好的性能，但实际上受到机械工艺的限制，偶极子天线完全共点难以实现，而且共点天线间的距离太近就会存在电磁耦合现象，产生耦合误差。当阵列存在耦合误差时，实际阵列流形与理想阵列流形之间存在偏差，参数估计性能将下降甚至完全失效。

空间拉伸电磁矢量传感器阵列是一种特殊的矢量传感器阵列，它通过在空间不同位置放置偶极子来测量电磁场的不同分量。与共点电磁矢量传感器阵列相比，空间拉伸电磁场矢量天线阵可以减少接收机的数目，并感知信号的空间到达角信息和极化信息，从而提高空间谱估计的性能；在系统实现方面，偶极子在空间不同位置放置，可以更好的降低阵元之间的耦合效应，更容易工程实现。公开号为CN 103941221 A的中国发明专利申请公开了一种空间拉伸电磁矢量传感器阵列的参数估计方法，该接收阵列的阵元为沿z轴拉伸分离的电偶极子和磁偶极子，接收阵列接收入射信号后，构造阵列对应的入射信号的导向矢量；将入射信号的导向矢量表示为空域函数矩阵和极化域函数矢量的乘积的形式；计算接收数据协方差矩阵；对接收数据协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间；构造多信号分类MUSIC空域极化域联合零谱函数，最大化空域极化域联合零谱函数；利用自共轭矩Rayleigh-Ritz熵定理，实现空域谱和极化域谱分离的MUSIC降维处理，在各变量的取值范围内进行遍历搜索，对信号参数进行估计。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以减小耦合误差的非共点电磁矢量传感器阵列的参数估计四元数方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

非共点电磁矢量传感器阵列的参数估计四元数方法，包括以下步骤：K个完全极化单位功率电磁波信号入射到接收阵列上，阵列的阵元由一个电偶极子和一个磁偶极子构成，

步骤一、对接收阵列的接收数据进行M次采样得到采样数据，采样数据包括上层电偶极子子阵的采样数据X_ue、下层电偶极子子阵的采样数据X_le、上层磁偶极子子阵的采样数据X_uh以及下层磁偶极子子阵的采样数据X_lh；

步骤二：将四组采样数据分别按照同阵元的电偶极子和磁偶极子的采样数据叠加，构成四元数数据，由上层子阵和下层子阵的两组四元数数据构成全阵列接收四元数数据；