[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于極化敏感面陣的空域-極化域聯(lián)合譜估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011481220.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112748407A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志坤;劉淳熙;彭冬亮;郭云飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/36
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/36
• 代理公司: 杭州君度專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.一種基于極化敏感面陣的空域-極化域聯(lián)合譜估計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)預(yù)設(shè)的信源數(shù)、快拍數(shù)、載波頻率、調(diào)頻率、采樣率，產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的包絡(luò)s(t)；

設(shè)置信源方位角θ、俯仰角極化幅角η、極化相位差γ這四個(gè)電磁信號(hào)參數(shù)；

設(shè)置陣列有關(guān)參數(shù)，包括：水平陣元數(shù)N_x、豎直陣元數(shù)N_y、陣元間距d；

步驟二、產(chǎn)生傳統(tǒng)陣列導(dǎo)向矢量矩陣；

步驟三、實(shí)際場(chǎng)景中，陣元僅可以測(cè)量x和y兩個(gè)方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng)矢量，根據(jù)空間電磁信號(hào)極化域-空域聯(lián)合表征，極化接收矢量包含了信號(hào)所有的極化信息以及部分空間信息因此陣元接收的信號(hào)極化接收矢量為下式(2)：

式中表示極化分量，其中γ為極化相位差，η為極化幅角；

利用信號(hào)極化接收矢量構(gòu)建極化敏感陣列的波束掃描矢量，見(jiàn)式(3)：

步驟四、調(diào)用randn()函數(shù)并設(shè)定合適的信噪比參數(shù)(SNR)來(lái)加入噪聲N(t)，極化敏感陣列接收數(shù)據(jù)為如下形式：

式中表示第k個(gè)信號(hào)的波束掃描矢量，s_k(t)表示第k個(gè)信號(hào)的包絡(luò)，A為陣列流行矩陣，A＝[a₁ a₂…a_k…a_K]，其中S(t)表示所有信號(hào)的包絡(luò)；

步驟五、計(jì)算接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣，對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，可以得到2M個(gè)特征值，M為陣元個(gè)數(shù)；取2M-K個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為噪聲子空間U_n；

步驟六、設(shè)B＝Ω^HU_nU_n^HΩ，其中B為一個(gè)2×2的矩陣，遍歷所有的俯仰角和方位角，求矩陣B的所有特征值λ_B；

步驟七、根據(jù)矩陣B的特征值λ_B構(gòu)建譜函數(shù)譜函數(shù)的尖峰即對(duì)應(yīng)信號(hào)的俯仰角θ和方位角的估計(jì)值；

步驟八、設(shè)矩陣B的最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量為w，根據(jù)方程(8)解出極化相位差γ和極化幅角η的估計(jì)值；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于極化敏感面陣的空域-極化域聯(lián)合譜估計(jì)方法，其特征在于步驟二具體是將y軸方向的陣元空間信息投影到x軸方向，投影矩陣為符號(hào)表示矩陣的Kronecker積，ones()是生成全1矩陣的函數(shù)，d_x表示x軸陣元間距d_x＝[0:N_x-1]×d；

將x軸方向的陣元空間信息投影到y(tǒng)軸方向，投影矩陣為d_y表示y軸陣元間距d_y＝[0:N_y-1]×d；

將x和y軸投影矩陣、信號(hào)在坐標(biāo)軸方向的分量相結(jié)合組成傳統(tǒng)陣列導(dǎo)向矢量矩陣如式(1)：

式中j表示復(fù)數(shù)的虛部，λ為來(lái)波信號(hào)波長(zhǎng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于極化敏感面陣的空域-極化域聯(lián)合譜估計(jì)方法，其特征在于步驟五中接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣：

式中x(t)表示t時(shí)刻的接收信號(hào)，符號(hào)H表示共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，E表示求矩陣的期望；

特征值滿足如下關(guān)系

λ₁≥λ₂≥…λ_K＞λ_K+1＝…＝λ_2M (6)。