[發(fā)明專利]一種部分極化信號的角度與極化參數(shù)欠定聯(lián)合估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011579986.4
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112731278A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘玉劍;高曉欣
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明公開了一種部分極化信號的角度與極化參數(shù)欠定聯(lián)合估計方法，解決了欠定條件下部分極化信號波達方向及極化參數(shù)估計問題。包括在直角坐標(biāo)系中放置稀疏線陣；構(gòu)建部分極化信號陣列接收模型并采樣；提取均勻虛擬子陣列的輸出并進行空間平滑；利用子空間類方法進行波達方向估計；對信號的極化度、極化指向角和極化橢圓率角進行估計。該方法采用稀疏陣列估計信號波達方向，提高測向自由度，克服均勻線陣中陣元數(shù)對信號源數(shù)量的限制，實現(xiàn)對信號參數(shù)的超定估計，還實現(xiàn)信號參數(shù)的欠定估計；在建模時考慮了部分極化信號，符合實際應(yīng)用場景；不僅能估計信號的波達方向，還能估計信號的極化度、極化指向角和極化橢圓率角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陣列信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及對入射信號的波達方向和極化參數(shù)的估計，具體是一種欠定條件下部分極化信號角度與極化參數(shù)的聯(lián)合估計。

背景技術(shù)

陣列測向技術(shù)是利用傳感器來估計入射信號的波達方向，廣泛應(yīng)用于雷達、通信、聲吶及醫(yī)學(xué)診斷等軍用和民用技術(shù)領(lǐng)域。為了得到精確的波達方向估計，研究者們圍繞最基本的均勻線陣和完全極化信號做了大量研究。然而現(xiàn)實中的信號往往不是完全極化,而是部分極化，極化方式也各不相同。另外，當(dāng)信號源的個數(shù)大于傳感器個數(shù)時，傳統(tǒng)的均勻線陣測向方法也不再適用。

信號源個數(shù)大于傳感器個數(shù)條件下的參數(shù)估計被稱為欠定估計。為了解決欠定估計問題，新的稀疏陣列結(jié)構(gòu)被提出，如最小冗余陣列，嵌套陣，互質(zhì)陣及擴展互質(zhì)陣等。通過此類特殊結(jié)構(gòu)的陣列將實際陣元的接收信號轉(zhuǎn)換到虛擬域，形成由多個虛擬陣元構(gòu)成的虛擬陣列。由于虛擬陣列中的陣元個數(shù)大于實際陣元個數(shù)，從而有效提高了測向自由度。如文獻：Pal P,Vaidyanathan P P.Coprime sampling and the music algorithm[C].2011Digital Signal Processing and Signal Processing Education Meeting(DSP/SPE).IEEE,2011及文獻Pal P,Vaidyanathan P P.Nested Arrays:A Novel Approach toArray Processing With Enhanced Degrees of Freedom[J].IEEE Transactions onSignal Processing,2010,58(8):4167-4181。但是上述方法都是在完全極化信號的基礎(chǔ)上進行波達方向估計的，而現(xiàn)實應(yīng)用中的信號往往不是完全極化信號，于是研究者們開始對部分極化信號的欠定測向方法進行研究。文獻：He J,Zhang Z,Shu T,et al.DirectionFinding of Multiple Partially Polarized Signals With a Nested Cross-DiopleArray[J].IEEE AntennasWireless Propagation Letters,2017,16:1679-1682利用嵌套陣列提高了測向自由度，并對各個陣元接收的部分極化信號進行降維處理，最后利用多重信號分類方法進行波達方向估計。但是該方法只對信號的波達方向進行了估計，并不能對部分極化信號的極化度等極化參數(shù)進行估計。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種部分極化信號的角度與極化參數(shù)欠定聯(lián)合估計方法，相比于現(xiàn)有的部分極化信號測向方法，該方法不僅可有效提高信號的測向自由度來處理欠定測向問題，同時還能對部分極化信號的極化度、極化指向角和極化橢圓率角進行估計。

一種部分極化信號的角度與極化參數(shù)欠定聯(lián)合估計方法，具體包括以下步驟：

步驟一、放置稀疏陣列

在直角坐標(biāo)系中，將L個陣元沿y軸排列，陣元間間距為d的整數(shù)倍，將各陣元在y軸上的位置按從小到大的順序排列，構(gòu)成列向量γ＝[μ₁,μ₂,...,μ_L]^Td＝μd，每個陣元由x方向極化和y方向極化的交叉極化天線構(gòu)成，即每個陣元有2路輸出。