[發明專利]L型電磁矢量傳感器陣列解相干ESPRIT參數估計方法

有效

• 申請號: 201710098108.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106872934B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王蘭美;郭立新;徐曉健;張艷艷;王瑤;孫長征
• 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.L型電磁矢量傳感器陣列解相干ESPRIT參數估計方法，其特征在于：

所述陣列由2M-1個均勻分布于x軸和y軸的電磁矢量傳感器構成，其中，M個陣元沿x軸均勻排列且陣元間隔為d_x，M個陣元沿y軸均勻排列且陣元間隔d_y，坐標原點的兩軸共用，所述陣元是空間共點且相互垂直的x軸、y軸和z軸方向電偶極子和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軸方向電偶極子相互平行，所有的y軸方向電偶極子相互平行，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d_x≤λ_min/2，d_y≤λ_min/2，λ_min為入射電磁信號的最小波長；

解相干ESPRIT參數估計方法的步驟如下：

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

步驟二、抽取x、y、z三個坐標軸的電偶極子子陣和x、y、z三個坐標軸的磁偶極子子陣，通過子陣數據協方差矩陣處理恢復數據協方差矩陣的秩，得到解相干后的數據協方差矩陣R_Z；

根據陣列數據Z的排布規律將數據分成x、y、z軸的電場子陣和x、y、z軸的磁場子陣數據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其中，通過6個子陣數據協方差矩陣的算術平均得到解相干后的滿秩數據協方差矩陣R_Z；

步驟三、由解相干后的數據協方差矩陣R_Z進行特征分解得到信號子空間U_s，根據陣列的結構特點，將信號子空間進行分塊，利用分塊后的信號子空間分別在x、y軸方向利用ESPRIT估計旋轉不變關系矩陣和

根據陣列數據的排布規律，將信號子空間U_s進行分塊運算，信號子空間U_s分成x軸子陣對應的信號子空間U_sx和y軸子陣對應的子空間U_sy，再將U_sx分成x軸子陣的前M-1個陣元對應的信號子空間U_sx1和后M-1個陣元對應的信號子空間U_sx2，U_sy分成y軸子陣的前M-1個陣元對應的信號子空間U_sy1和后M-1個陣元對應的信號子空間U_sy2，x軸上的兩個均勻子陣滿足的關系為U_sx1＝A_x1T₁，U_sx2＝A_x2T₁，A_x2＝A_x1Φ_x，其中，T₁是K×K的非奇異變換矩陣，是旋轉不變關系矩陣，U_sy1＝A_y1T₂，U_sy2＝A_y2T₂，A_y2＝A_y1Φ_y，其中，diag(·)表示以矩陣中元素為對角元素的對角矩陣，是旋轉不變關系矩陣，且對進行特征分解，特征值構成旋轉不變關系矩陣Φ_y的估計對進行特征分解，特征值構成旋轉不變關系矩陣Φ_x的估計其中，

步驟四、利用旋轉不變關系矩陣的估計值和估計x軸方向余弦和y軸方向的方向余弦其中，利用配對后的方向余弦和得到到達角的估計值和

x和y軸方向的旋轉不變關系矩陣和是由兩次獨立的特征分解得到，和中信號的排列順序一般不同，由矩陣和估計得到的x軸方向余弦矩陣和y軸方向余弦矩陣中信號的排列順序也將不同，因此必須進行配對運算才能使同一個信號的x軸方向的方向余弦和y軸方向的方向余弦匹配成對，本發明根據同一個信號x軸方向余弦和y軸方向余弦構成的陣列導向矢量位于信號子空間，因此有利用這種方式對第k個y軸方向余弦進行配對，使得表達式最大的x軸方向余弦與y軸方向余弦配對成功，此時從而得到到達角的估計值：

前述步驟中的k＝1，...，K，l＝1，...，K，j表示虛數單位。