[发明专利]空间拉伸五元偶极子阵列波达方向估计及极化估计

摘要

本发明公开了一种空间拉伸五元偶极子阵列波达方向估计及极化估计，具有如下步骤：S1、构建空间拉伸五元偶极子阵列；S2、观测信号；S3、获得空间拉伸五元偶极子阵列的导向矢量；S4、求矢量叉积；S5、阵元间距判断：当阵元间距小于等于远场窄带EM信号波长的一半时，执行步骤S6；当阵元间距大于远场窄带EM信号波长的一半时，执行步骤S7；S6、求波达方向及极化参数；S7、去模糊处理；S8、求波达方向及极化参数。

主权项

1.一种空间拉伸五元偶极子阵列波达方向估计及极化估计，其特征在于具有如下步骤：S1、构建空间拉伸五元偶极子阵列：所述阵列由两个沿x轴方向平行放置的偶极子，两个沿y轴方向平行放置的偶极子和一个沿z方向平行放置的偶极子组成；将沿z方向平行放置的偶极子设置为参考点，并将其置于笛卡尔坐标系的原点，两个沿x轴方向平行放置的偶极子关于原点中心对称，两个沿y轴方向平行放置的偶极子关于原点中心对称；用和‑k⁽¹⁾来分别表示两个沿x轴方向平行放置的偶极子的空间向量，用和‑k⁽²⁾来表示两个沿y轴方向平行放置的偶极子的空间向量；S2、观测信号：一个远场窄带EM信号入射到所述阵列，得到以下公式：所述远场窄带EM信号具有单位功率，其电场分量表示为：其中，是波达方向及极化参数，θ∈[0,2π]，γ∈[0,π/2]，η∈[‑π,π]，分别代表方位角，俯仰角，辅助极化角和极化相位角，是关于波达方向参数的方向矢量；S3、通过公式(1)和公式(2)获得空间拉伸五元偶极子阵列的导向矢量：其中，S4、求矢量叉积：定义两个子向量如下：通过公式(3)可得：从而可得a1与的矢量叉积：S5、阵元间距判断：当阵元间距小于等于远场窄带EM信号波长的一半时，执行步骤S6；当阵元间距大于远场窄带EM信号波长的一半时，执行步骤S7；S6、求波达方向及极化参数：在公式(5)中使用如下性质：且令sinηsinγcosγ≠0，得到：因此，在已知的条件下，波达方向估计的问题被转化为如下的一个优化问题：通过公式(8)求得得到波达方向参数构造向量极化参数(γ,η)可以通过如下的式子得到：S7、去模糊处理定义得到和通过公式(3)和几个简单的变换得到如下公式：能够得到两组准确但是具有模糊的u′和v′的估计值。这种模糊是关于m1和m2，他们的值可以任意选取。这里我们使用通过矢量叉积获得的结果来消除这种模糊。更准确的说，使用ucp和vcp来表示对u和v的估计值，m1和m2的最优值可以通过如下公式进行计算：S8、求波达方向及极化参数：将和的值代入公式(11)中，可以获得精准的的值，并通过和计算出波达方向参数通过公式(10)计算出极化参数。