[發(fā)明專利]一種低復(fù)雜度的二維角度和極化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510727905.3
• 申請(qǐng)日: 2015-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN105335615B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁曉壘;甘露;江海龍;廖紅舒;張花國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/16
• 分類號(hào): G06F17/16
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發(fā)明提供一種低復(fù)雜度的二維角度和極化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)方法。采用交叉電偶極子在XOY坐標(biāo)系中構(gòu)成均勻平面方陣，對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收。首先，充分利用接收陣列的旋轉(zhuǎn)不變特性，從接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣中解出X軸的陣列流型矩陣。然后，利用矢量間Kronecker積的特性逐步解出Y軸的陣列流型矩陣和極化敏感矩陣。最后，綜合三個(gè)矩陣內(nèi)部元素之間的關(guān)系，解出DOA參數(shù)和極化參數(shù)。本發(fā)明在參數(shù)求解過程，利用矢量間Kronecker積的特性可以使得參數(shù)之間自動(dòng)配對(duì)，無需額外算法；同時(shí)，該計(jì)算過程僅僅涉及矩陣之間的乘加運(yùn)算，相對(duì)其他自動(dòng)配對(duì)算法，避免了矩陣SVD等復(fù)雜操作，有效的降低了計(jì)算復(fù)雜度，便于快速實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陣列信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及二維角度和極化參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)。

背景技術(shù)

極化敏感陣列，相對(duì)于普通陣列，具有優(yōu)越的系統(tǒng)性能：較強(qiáng)的抗干擾能力、穩(wěn)健的檢測(cè)能力、較高的分辨能力及極化多址能力，具有更加廣泛的應(yīng)用前景，如日益復(fù)雜的電子戰(zhàn)環(huán)境、越來越大的通信業(yè)務(wù)需求量等。極化敏感陣列信號(hào)處理，引起越來越多學(xué)者的研究興趣，自上世紀(jì)90年代開始日趨活躍，逐步成為陣列信號(hào)處理研究新的熱點(diǎn)。

基于極化敏感陣列的信號(hào)角度和極化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)是極化敏感陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，在過去的十幾年中，受到廣泛的關(guān)注，并提出了許多有效的聯(lián)合估計(jì)方法。傳統(tǒng)的最大似然估計(jì)算法可以得到漸進(jìn)有效的參數(shù)估計(jì)，但受限于其過大的計(jì)算量。MUSIC類算法雖可以得到比較高的參數(shù)估計(jì)精度，但其需要進(jìn)行二維搜譜，計(jì)算量也很大。

Li Jian等最先利用ESPRIT方法分別研究了均勻線陣極化敏感陣列對(duì)窄帶電磁信號(hào)一維到達(dá)角(方位角)和極化參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)，采用正交電偶極子構(gòu)成均勻陣列，利用陣列的旋轉(zhuǎn)不變性，不用搜索直接給出信號(hào)的到達(dá)角和極化參數(shù)，之后又將其推廣到均勻平面方陣上，進(jìn)行二維到達(dá)角(方位角和俯仰角)和極化參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)。但是，該算法在估計(jì)各個(gè)參數(shù)時(shí)是分開進(jìn)行的，故而需要進(jìn)行額外的配對(duì)算法，當(dāng)配對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，就導(dǎo)致參數(shù)估計(jì)錯(cuò)誤。Chen Fang-Jiong等為了實(shí)現(xiàn)參數(shù)估計(jì)的自動(dòng)配對(duì)，采用同心正交的三個(gè)電偶極子和三個(gè)電流環(huán)構(gòu)成均勻平面陣列，這樣加大了系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)成本，同時(shí)其參數(shù)估計(jì)過程涉及矩陣的SVD等復(fù)雜操作，計(jì)算量依舊較大。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)成本和算法計(jì)算量是兩個(gè)必須要考慮的因素，低成本和低復(fù)雜度是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案是，采用Li Jian等所構(gòu)造的均勻平面陣列來對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，同時(shí)充分利用矢量間Kronecker積的特性使得參數(shù)之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配對(duì)，避免了額外配對(duì)算法所引起的錯(cuò)誤，提高了參數(shù)估計(jì)精度，而且計(jì)算過程中僅僅涉及矩陣的普通乘加運(yùn)算，計(jì)算量較小，便于快速實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟：

Z＝AS+N

Z＝[z(t₁),z(t₂),...,z(t_N)]

S＝[s(t₁),s(t₂),...,s(t_N)]；

N＝[n(t₁),n(t₂),...,n(t_N)]

A＝A_x⊙A_y⊙U

㈡利用步驟㈠中的數(shù)據(jù)，計(jì)算陣列接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，對(duì)其進(jìn)行EVD得到信號(hào)子空間V_s及極化敏感陣列廣義陣列流型矩陣A與信號(hào)子空間V_s的關(guān)系：