[發明專利]一種電磁矢量傳感器陣列耦合誤差的自校正方法

有效

• 申請號: 201110247871.X
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102401888A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 王蘭美;王桂寶;弓樹宏;陶海紅;張鵬華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

1.一種電磁矢量傳感器陣列耦合誤差的自校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、將一個位于坐標原點的理想電磁矢量傳感器作為輔助陣元與L-1個待校正電磁矢量傳感器構成接收陣列，接收陣列接收任意一窄帶、遠場、完全極化橫電磁波信號，在t₁時刻，接收陣列的輸出信號為：

z~(t1)=[[z0(t1)]T,[z1(t1)]T,...,[zL-1(t1)]T]T=bs(t1)+N(t1)]]>

式中的z₀(t₁)表示理想電磁矢量傳感器的輸出信號，z_i(t₁)表示第i個電磁矢量傳感器的輸出信號，[·]^T表示轉置操作，s(t₁)表示到達坐標原點的接收信號，N(t₁)表示接收陣列輸出的6L×1加性高斯白噪聲矢量，b為6L×1的信號導向矢量，其中，q_i為接收信號在第i個電磁矢量傳感器和原點間的相位差，a₀為信號真實的電磁場矢量，a′_i為存在耦合誤差的電磁場矢量，a₀和a′_i都是6×1的矢量，且滿足為第i個待校正電磁矢量傳感器的耦合誤差矩陣；

二、對步驟一得到的輸出信號進行采樣，計算自相關矩陣R：

R=E[z~(t1)z~H(t1)]=bRsbH+σ2I]]>

其中，E[·]表示統計平均，(·)^H表示轉置復共軛操作，R_s＝E[s(t₁)s^H(t₁)]為入射信號的自相關函數，σ²是白噪聲功率，I是6L×6L的單位矩陣；

三、對自相關矩陣R進行特征分解，利用子空間方法得到入射信號的真實的電磁場矢量估計值和存在耦合誤差的電磁場矢量估計值

自相關矩陣R的最大特征值對應的特征矢量為E_s，由子空間理論知：E_s＝δb，δ為一復常數，根據信號導向矢量b與真實的電磁場矢量和存在耦合誤差的電磁場矢量的關系，真實的電磁場矢量估計值存在耦合誤差的電磁場矢量估計值因為所以a~′i=Aiera~;]]>

四、根據步驟三得到的真實電磁場矢量估計值和存在耦合誤差的電磁場矢量估計值通過矩陣運算求耦合誤差變量，從而得到耦合誤差矩陣當電磁矢量傳感器僅存在耦合誤差時，耦合誤差矩陣可表示為：

Aier=AiCiCiBiDiDiCiAiCiDiBiDiCiCiAiDiDiBiBiDiDiAiCiCiDiBiDiCiAiCiDiDiBiCiCiAi]]>

式中的A_i，B_i，C_i，D_i為大小不等的耦合誤差變量，

利用關系式得到耦合誤差變量A_i，B_i，C_i，D_i的估計值：

AiCiBiDi=a~(1)a~(2)+a~(3)a~(4)a~(5)+a~(6)a~(2)a~(1)+a~(3)a~(5)a~(4)+a~(6)a~(3)a~(1)+a~(2)a~(6)a~(4)+a~(5)a~(4)a~(5)+a~(6)a~(1)a~(2)+a~(3)a~(5)a~(4)+a~(6)a~(2)a~(1)+a~(3)a~(6)a~(4)+a~(5)a~(3)a~(1)+a~(2)#a~′i]]>

式中[·]^#表示偽逆矩陣，為真實的電磁場矢量估計值的六個分量；

五、計算由步驟四得到的耦合誤差矩陣的逆矩陣然后將第i個待校正電磁矢量傳感器的輸出信號z_i(t₁)左乘耦合誤差矩陣的逆矩陣從而得到校正后的輸出信號即前述步驟中的i＝1，…，L-1。