[發明專利]非均勻稀疏極化陣列相干目標參數估計方法

在審

• 申請號: 202011128528.9
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112462363A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李檳檳;陳輝;杜慶磊;劉維建;張昭建;周必雷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了非均勻稀疏極化陣列相干目標參數估計方法。本發明首先設計由分離式正交電偶極子組成的非均勻、稀疏和對稱的極化面陣；然后針對相干信源條件下接收數據協方差矩陣秩虧問題，對接收數據進行雙向平滑；最后根據噪聲子空間與導向矢量正交的特性，采用子空間方法得到目標的方位角和俯仰角估計值。在布陣孔徑相同時，本發明的測角方法較傳統以半波長為間距的均勻面陣計算量更小，尤其在陣元數多的情況，優勢更為明顯；與一般空間平滑需要均勻布陣不同，本發明設計的非均勻稀疏布陣，不但能實現空間平滑，而且測角精度與均勻布陣精度基本相同；本發明設計的稀疏陣列中的陣元間距大于半波長，互耦小，利于工程實現。

技術領域

本發明涉及雷達信號處理領域中的非均勻極化陣列相干目標參數估計方法，適用于實時性和精度要求 高的相控陣雷達信號處理系統。

背景技術

與傳統標量陣列相比，電磁矢量傳感器(ElectroMagnetic Vector Sensor，EMVS)陣列能額外地感知信 號的極化信息，在相同電磁環境下，其角度估計精度更高。因而EMVS陣列參數估計受到了國內外學者廣 泛關注。

常見的EMVS包括cold天線、三正交電偶極子、完備的電磁矢量傳感器和正交電偶極子等形式，前 面4種EMVS不便于在平面上布陣，在實際雷達裝備中即使成功實現布陣，也需要花費很大的硬件成本； 正交電偶極子不但可感知電磁波的極化信息，而且便于在平面上布陣，符合相控陣雷達實際裝備需求。

正交電偶極子從空間結構上分為同心式(空間位置上重疊在一起)正交電偶極子和分離式(空間位置 上不重疊)正交電偶極子。顯然，同心式正交電偶極子的對硬件隔離度要求很高，分離式的正交電偶極子 因互耦更小使其更適用于實際雷達裝備。因此，設計由分離式的正交電偶極子組成的相控陣雷達陣列，研 究其相關的超分辨算法，具有重要的應用前景。

當前，大部分研究成果設計的分離式正交電偶極子之間的間距為半波長，如果電偶極子本身長度也為 半波長甚至更長，那么前一個EMVS的電偶極子與后一個EMVS的電偶極子會重疊到一起，這時候同樣 會帶來極強的互耦。因此，需要進一步增大EMVS的間距，然而，在均勻布陣的情況下，這會帶來測角模 糊問題。而由正交電偶極子組成均勻陣列的角度模糊是無法解的，這迫使雷達技術人員尋找新的解決方法。

由于實際的目標回波信號既有相干信號，也有非相干信號。因此，所研究的測角方法還要具備解相干 能力。在此背景下，本專利設計一種特殊形式的分離式正交電偶極子陣列，提出一種具備解相干能力的測 角方法。

發明內容

本發明的目的找到一種適合實際雷達的極化陣列布陣方式和測角方法。

為了實現上述的發明目的，本發明提供了一種非均勻極化陣列相干目標參數估計方法，包括以下技術 步驟：

(1)設計非均勻、稀疏和對稱的極化面陣，陣元為分離式正交電偶極子；

(2)對接收數據進行雙向平滑，解決協方差矩陣秩虧問題；

(3)根據噪聲子空間與導向矢量正交的特性，采用子空間方法得到目標的方位角和俯仰角估計值。

本發明的優點在于：

(1)在布陣孔徑相同時，本發明的測角方法較傳統以半波長為間距的均勻面陣計算量更小，尤其在 陣元數多的情況，優勢更為明顯；

(2)本發明與一般空間平滑需要均勻布陣不同，采取非均勻稀疏布陣，不但能實現空間平滑，而且 測角精度與均勻布陣精度基本相同；

(3)本發明設計的稀疏陣列中的陣元間距大于半波長，互耦小，利于工程實現。

附圖說明

圖1是本發明的實施例的結構框圖。參照圖1，本發明的實施例由設計非均勻極化陣列、雙向平滑、 子空間方法和參數信息綜合組成。

具體實施方式