[發明專利]一種單偶極子極化敏感旋轉陣列DOA與極化參數聯合估計方法

在審

• 申請號: 201710239780.9
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106990386A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 司偉建;黃小梅;吳娜;曲志昱;張春杰;候長波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 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

技術領域

本發明涉及的是一種陣列信號處理方法，具體地說是極化敏感陣列信號處理方法。

背景技術

基于極化敏感陣列的DOA與極化參數聯合估計是陣列信號處理的一個重要研究方向，其主要任務是對極化敏感陣列接收到的信號的入射方向與極化狀態進行估計。相對于基于標量陣列而言，極化敏感陣列可以同時敏感到入射信號的DOA與極化信息，增加了可利用的信息量，可以有效提高系統性能。因此，如何利用極化敏感陣列對入射信號的DOA與極化參數進行估計，是將極化敏感陣列應用于實際測向系統的基礎。

陣列結構的選擇直接影響著MUSIC算法的估計性能。均勻圓陣可以同時對入射信號的二維DOA信息進行估計，并且具有與方位角無關的波束寬度，是實際工程中應用常見的典型陣列之一?；诰鶆驁A陣的MUSIC算法的測向性能與陣列半徑及陣元數相關，理論上，均勻圓陣的半徑越大、陣元數越多，算法的估計精度越高。然而，在實際工程應用中，陣元數目的增多同時會帶來通道不一致性增大的難題。并且陣元數的增多，意味著系統的通道數的增多，以及接收系統與信號處理系統規模的增大，這極大的增加了系統的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供利用較少的陣元數估計入射信號的DOA與極化參數的一種單偶極子極化敏感旋轉陣列DOA與極化參數聯合估計方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種單偶極子極化敏感旋轉陣列DOA與極化參數聯合估計方法，其特征是：包括天線盤以及與天線盤邊緣共形的單偶極子天線陣元1和單偶極子天線陣元2，天線盤以轉速R勻速旋轉；天線盤位于xoy平面內，將單偶極子天線陣元1與單偶極子天線陣元2分別放置于x軸的正半軸與負半軸，距離坐標原點的距離均為d；天線盤在旋轉過程中，天線盤所在平面與旋轉軸時刻保持垂直；

(1)在每個單偶極子天線旋轉半個周期的過程中，按等時間間隔Δτ選取2M個陣列輸出數據，構成虛擬單偶極子極化敏感均勻圓陣的接收數據矢量X＝[X₁,X₂]^T＝ΦAS+N，S為K×1維的入射信號矢量，K為入射信源數，N＝[N₁,N₂]^T為2M×1維陣列接收噪聲矢量，N₁與N₂分別為M×1維的陣元1與陣元2接收噪聲矢量；

(2)根據接收數據矢量計算協方差矩陣R_x＝E{XX^H}，E{·}表示求期望；

(3)對協方差矩陣R_x進行特征值分解，求得2M個特征值及對應特征向量；

(4)將R_x的2M個特征值進行降序排列，利用協方差矩陣R_x的后2M-K個小特征值對應特征向量張成噪聲子空間U_N；

(5)利用式構造二維DOA與極化參數聯合估計的譜函數；

(6)改變譜函數中θ,φ,γ與η的取值，對構造的譜函數進行譜峰搜索，找出K個極大值點對應的DOA與極化參數的取值。

本發明還可以包括：

1、在陣列旋轉過程中，選取的兩個連續陣元之間的時延Δτ遠大于接收機的數據采樣周期，陣列旋轉的轉速滿足：其中f_s為接收機采樣頻率，L為快拍數。