[發明專利]電磁矢量傳感器陣列解相干二維MUSIC參數估計方法

有效

• 申請號: 201710098106.3
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106970348B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王蘭美;惠哲;魏兵;安志娟;代少玉;張艷艷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.電磁矢量傳感器陣列解相干二維MUSIC參數估計方法，其特征在于：

非均勻L型陣列由2M-1個分布在x軸和y軸的電磁矢量傳感器構成，其中M個陣元位于x軸，M個陣元位于y軸，坐標原點的兩軸共用，陣元是由空間共點且相互垂直的x軸、y軸和z軸方向的電偶極子和x軸、y軸和z軸方向的磁偶極子構成的電磁矢量傳感器，所有傳感器的對應通道相互平行：所有的x軸電偶極子相互平行，所有的y軸電偶極子相互平行，所有的z軸方向電偶極子相互平行，所有的x軸方向磁偶極子相互平行，所有的y軸方向磁偶極子相互平行，以及所有的z軸方向磁偶極子相互平行；相鄰陣元間距小于入射電磁信號的最小半波長；

電磁矢量傳感器陣列解相干二維MUSIC參數估計方法的步驟如下：L型非均勻電磁矢量傳感器陣列接收K個遠場窄帶相干信號，K為入射聲源信號的數量，

步驟一、利用L型非均勻電磁矢量傳感器接收陣列，接收K個遠場窄帶相干信號，接收陣列獲取N次同步采樣數據Z；

步驟二、抽取x軸、y軸和z軸方向電偶極子子陣接收的電場數據和x軸、y軸和z軸方向的磁偶極子子陣接收的磁場數據，通過子陣數據協方差矩陣處理恢復數據協方差矩陣的秩，得到變換前的滿秩數據協方差矩陣R_Z；

根據陣列數據Z的排布規律將數據分成x軸、y軸和z軸方向電場和x軸、y軸和z軸方向的磁場子陣數據Z_ex、Z_ey、Z_ez、Z_hx、Z_hy、Z_hz，計算6個子陣數據的協方差矩陣和和分別是x軸、y軸和z軸方向的電場數據協方差矩陣，分別是x軸、y軸和z軸方向磁場數據協方差矩陣，通過6個子陣數據協方差矩陣的算術平均得到變換前的滿秩數據協方差矩陣R_Z；

步驟三、對子陣接收數據進行變換，求變換后的滿秩數據協方差矩陣R_Y和變換前后的滿秩數據協方差矩陣R_ZY，由變換前的滿秩數據協方差矩陣R_Z、變換后的滿秩數據協方差矩陣R_Y和變換前后的滿秩數據協方差矩陣R_ZY得到解相干后的數據協方差矩陣R，從而恢復數據協方差矩陣的秩；

對子陣數據Z_ex、Z_ey、Z_ez、Z_hx、Z_hy、Z_hz變換得到其中，J_M是M×M的反對角變換矩陣，J_i，M-i+1＝1(i＝1，…，M)是矩陣J_M的第i行第M-i+1列的元素，J_M的其它元素全部為零，表示對子陣數據Z_ex、Z_ey、Z_ez、Z_hx、Z_hy、Z_hz取共軛后的數據，求變換后子陣數據Y_ex、Y_ey、Y_ez、Y_hx、Y_hy、Y_hz的數據協方差矩陣其中求變換前后數據的互協方差矩陣Q_ex、Q_ey、Q_ez、Q_hx、Q_hy、Q_hz，其中，變換后協方差矩陣的算術平均得到變換后的滿秩數據協方差矩陣變換前后數據的互協方差矩陣求算術平均得到變換前后的滿秩數據協方差矩陣R_ZY＝(Q_ex+Q_ey+Q_ez+Q_hx+Q_hy+Q_hz)/6，構造解相干數據協方差矩陣R＝[R_ZY R_Z R_Y]；

步驟四、由解相干后的數據協方差矩陣R進行奇異值分解得到信號子空間U_s和噪聲空間U_n；利用噪聲子空間U_n構造MUSIC空間譜P(θ，φ)，通過譜峰搜索完成二維到達角的估計：其中，θ_opt表示俯仰角的估計值，φ_opt表示方位角的估計值；

其中，是MUSIC譜峰，θ∈[0，π/2]是搜索俯仰角，φ∈[0，2π]是搜索方位角，A(θ，φ)表示搜索陣列導向矢量。