[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

L型電磁矢量傳感器陣列解相干ESPRIT參數估計方法，陣列接收K個相干窄帶平穩遠場電磁波信號，接收陣列獲取N次同步采樣數據；抽取x、y、z三個坐標軸的電偶極子子陣和磁偶極子子陣對應的6個子陣數據，通過子陣數據協方差矩陣處理恢復數據協方差矩陣的秩，得到解相干后的數據協方差矩陣；由解相干后的數據協方差矩陣特征分解得到信號子空間，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估計x、v方向旋轉不變關系矩陣；并進而得到x和y軸方向的方向余弦，利用配對后的方向余弦得到二維到達角的估計；本發明利用電磁矢量傳感器子陣的旋轉不變特性解相干，不存在孔徑損失的不足，參數配對方法簡單有效，參數估計精度高。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，尤其涉及一種電磁矢量傳感器陣列的相干源二維到達角估計方法。

背景技術

相干信號源在實際生活中是普遍存在的，通信中的多徑干擾問題就是其中之一，由于信號陣列會接收到不同方向上的相干信號，而相干信號會導致信源協方差矩陣的秩虧損，從而使得信號特征向量發散到噪聲子空間去。相干信號波達方向估計的重要內容就是在從解決矩陣的秩虧損入手，即用什么辦法將信號協方差矩陣的秩恢復到信號源的個數。其方法之一是在進行譜估計之前進行預處理，將協方差的秩恢復到信號源個數，這種處理稱為去相干，而后再用傳統非相干信號的處理方法進行空間譜估計。去相干預處理大致可分為兩大類：一類是降維處理，它是通過犧牲有效陣列孔徑來實現信號源的去相干，如平滑技術，前后向預測投影矩陣法，數據矩陣分解法；另一類是不損失陣元數，而利用移動陣列的方法或采用頻率平滑法處理相干信號。

以ESPRIT和MUSIC為代表的子空間類方法因為分辨率高而倍受青睞，但一般的ESPRIT方法無法直接應用與相干信號的參數估計中，而基于空間平滑的二維ESPRIT方法通過修正接收數據的協方差矩陣來實現解相干的目的，但空間平滑方法減小了陣列孔徑，降低了陣列的分辨能力，且空間平滑一般只適用于均勻線陣，嚴重限制了方法的應用范圍。電磁矢量傳感器是一種新型陣列，它是由空間上共點且相互垂直的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。電磁矢量傳感器陣列與標量傳感器陣列相比較，有很多優點，電磁矢量傳感器陣列不僅能夠獲取陣列孔徑信息，而且蘊含矢量傳感器各分量之間的正交極化信息，因而具有更高的空間分辨力和測向精度，近年來已成為國內外學者研究的熱點問題。本發明針對空間平滑解相干方法的不足提出了適用于均勻L型電磁矢量傳感器陣列解相干ESPRIT方法，利用了電磁矢量傳感器陣列自身的矢量結構特性，將電磁矢量傳感器陣列分成x軸、y軸和z軸方向的電偶極子子陣和x軸、y軸和z軸方向的磁偶極子子陣，然后通過子陣數據協方差矩陣算術平均解相干，然后利用數據協方差矩陣特征分解，在x軸和y軸方向分別利用ESPRIT方法估計得到x和y軸方向的方向余弦，然后通過配對得到信號到達角的估計。

發明內容

本發明的目的是提供一種電磁矢量傳感器陣列解相干二維到達角估計方法。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：