[发明专利]基于离散函数偏导数的共形阵列极化－DOA估计精度分析方法

说明书

本发明涉及一种基于离散函数偏导数的共形阵列极化－DOA估计精度分析方法，其解决了现有技术中针对共形阵列极化‑DOA参数估计的Fisher信息矩阵部分元素偏导数求解困难无法有效计算参数估计的克拉美罗界的技术问题，其首先建立共形阵列接收信号模型；其次对阵元局部方向图旋转变换得到全局方向图，再利用入射信号极化矢量得到极化响应；再其次根据多元有限离散函数偏导数法推导Fisher信息矩阵；然后利用Fisher信息矩阵F得到参数估计的CRB。本发明广泛用于阵列信号测向技术领域。

技术领域

本发明涉及阵列信号测向技术领域，具体而言，涉及一种基于离散 函数偏导数的共形阵列极化－DOA估计精度分析方法。

背景技术

波达方向(direction of arrival，DOA)估计广泛应用于雷达、声呐、 无线通信、无源定位、导航、地震探测等领域有着广泛应用。

共形阵列天线是一种常见的天线。共形阵列是由共形载体上的共形 辐射单元构成的阵列，具有满足空气动力学要求、节省空间、减轻重量、 充分利用孔径等优点，因此在星载、机载、弹载以及通信等领域具有广 泛的应用前景。

在共形阵列参数估计方面，现有技术利用柱面共形阵列的对称性， 结合旋转不变子空间算法(Estimation of Signal Parameters via Rotational InvarianceTechniques,ESPRIT)实现了DOA和极化参数的估计；在共形阵列 参数估计性能分析方面，现有技术应用MUSIC算法在共形阵列中的DOA参 数估计方差和克拉美罗界(Cramer RaoBound,CRB)，并通过仿真对比研 究了MUSIC算法在面阵和共形阵列中的DOA估计精度。

然而，现有针对共形阵列极化-DOA参数估计的Fisher信息矩阵部分 元素偏导数求解困难无法有效计算参数估计的克拉美罗界。

发明内容

本发明就是为了解决现有针对共形阵列极化-DOA参数估计的Fisher 信息矩阵部分元素偏导数求解困难无法有效计算参数估计的克拉美罗界 的技术问题，提供了一种能够有效计算参数估计的克拉美罗界的基于离 散函数偏导数的共形阵列极化－DOA估计精度分析方法。

本发明提供一种基于离散函数偏导数的共形阵列极化－DOA估计精 度分析方法，包括以下步骤：

第一步：建立共形阵列接收信号模型；

第二步：对阵元局部方向图旋转变换得到全局方向图，再利用入射 信号极化矢量得到极化响应；

第三步：根据多元有限离散函数偏导数法推导Fisher信息矩阵；

第四步：利用Fisher信息矩阵F得到参数估计的CRB。

优选地，第一步的过程是：

根据柱面共形阵列的几何结构，得到各圆环阵上阵元坐标为：

x_nm＝r_ccos[2π(m-1)/M_n] (1)

y_nm＝r_csin[2π(m-1)/M_n] (2)

z_nm＝-(n-1)d (3)

公式(1)、(2)、(3)中，n定义为由上至下的圆环阵序号，d为圆 环阵间垂直距离，Mn为每个圆环阵中阵元个数，起始阵元位于X正半轴， 按序号m逆时针方向均匀排列，r_c为圆环半径；

假设有N个独立窄带信号，入射到由M个阵元构成共形阵列中，其 接收信号模型可以表示为：