[发明专利]一种基于压缩感知的电磁矢量阵列参数估计方法

摘要

本发明属于阵列信号处理技术领域，提供了一种基于压缩感知的电磁矢量阵列参数估计方法，具体就是将压缩感知理论应用到电磁矢量阵列的波达方向角和极化参数估计。本发明首先分别对电磁矢量传感器的两正交电偶极子在x轴和y轴的输出进行建模，然后利用它们的自相关矩阵和互相关矩阵构造观测信号，利用观测矩阵和过完备基矩阵重构入射信号矩阵，重构矩阵中非零元素所对的来波方向即为所求波达方向角，最后根据重构矩阵元素之间的关系，计算得到极化参数估计。应用本发明，信号采集和处理都可以在非常低的速率下进行，大大降低了数据存储与信号处理的成本，同时在少快拍、低信噪比条件下参数估计仍有较好的性能。

主权项

一种基于压缩感知的电磁矢量阵列参数估计方法，包括以下步骤：步骤1.建立阵列信号的数学模型：根据两正交电偶极子的极化导向矢量以及电磁矢量阵列的空间导向矢量，分别建立所有阵元中两正交电偶极子在x轴方向和y轴方向的输出模型x(t)和y(t)；步骤2.计算x轴和y轴输出信号的自相关矩阵和互相关矩阵：根据步骤1得到的两正交电偶极子在x轴方向和y轴方向的输出，分别计算x轴方向输出的自相关矩阵Rxx、y轴方向输出的自相关矩阵Ryy、以及它们的互相关矩阵Rxy、Ryx；步骤3.构造过完备基矩阵和观测信号：对感兴趣的来波方向进行网格划分构造过完备基矩阵其中，为第l个信号空间导向矢量；根据步骤2得到的自相关和互相关矩阵构造观测信号步骤4.重构稀疏信号，计算波达方向角估计：采用稀疏重构方法对信号进行重构，得到重构矩阵S＝[s1,s2,s3]，其中重构矩阵S每一列中非零元素的位置所对应的划分角度即为来波方向角的估计值步骤5.计算极化参数估计：经过步骤4中稀疏重构后，得到重构矩阵S＝[s1,s2,s3]，当第k个入射信号从入射到阵列时，S中每一列的第l个元素为非零元素、其余元素为零，分别为s1(kl)、s2(kl)、s3(kl)，kl为si,i∈{1,2,3}中第k个入射信号对应的非零元素的索引；根据步骤4得到波达方向角估计值计算极化参数估计：γk^=tan-1(|s2(kl)|/|s1(kl)|cos2θk^)]]>η^k=cos-1(|s3(kl)|/|s1(kl)|cosθ^ktanγ^k).]]>