[發明專利]基于非共位非均勻極化陣的部分極化信號多參數估計方法

在審

• 申請號: 202111614259.1
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114280530A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 潘玉劍;崔世豪
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 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所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 陳煒

本發明公開了一種基于非共位非均勻極化陣的部分極化信號多參數估計方法。本發明方法實現步驟是：布置非共位非均勻極化陣列；構建部分極化信號接收模型并采樣；求陣列樣本協方差矩陣及其誤差統計分布；構造用于重構共位均勻極化陣列理論協方差矩陣的優化問題并求解；基于重構的共位均勻極化陣列理論協方差矩陣估計信號來波方向；求解信號相干矩陣并估計信號極化參數。本發明方法陣列采用非共位的方式，每個極化單元相位中心不重疊，一方面避免了共位陣列極化單元間存在的互耦問題；另一方面每個陣元只有一個射頻通道，節省了資源。然后，陣列采用非均勻的方式，解除了均勻陣列對于陣列孔徑的限制，并且保證了波達方向估計沒有模糊。

技術領域

本發明屬于陣列信號處理技術領域，特別涉及對部分極化信號的多參數估計，具體是一種基于非共位非均勻極化陣的部分極化信號多參數估計方法。

背景技術

陣列天線技術被用來估計信號波達方向等參數，廣泛應用于雷達、通信等技術領域。以往的研究多假設陣列為標量陣列，即陣列的極化單一。這種情況下，當信號極化與陣列極化不同時將導致極化失配，降低信噪比。為解決該問題，極化陣(全稱極化敏感陣)被提出。極化陣包含不同極化的單元，可接收信號的不同極化分量。除了解決極化失配問題，極化陣還使得估計信號極化參數成為可能。基于極化陣，研究人員對完全極化信號做了大量研究。完全極化信號的極化參數固定，但在某些應用中信號的極化隨時間改變，此類信號被稱為部分極化信號。完全極化信號屬于部分極化信號的一種特例，因而針對部分極化信號的研究更具普遍意義。

為了方便信號處理，極化陣中的每個陣元常由多個相位中心重疊的不同極化單元構成，且每個陣元具有相同的結構，如文獻1(Shu T,Wang K,He J,et al.Subspace-BasedMethod for Direction Finding of Multiple Partially Polarized Signals[J].Chinese Journal of Electronics,2018,27(1):206-212)采用的方法。多個極化單元相位中心重疊被稱為共位。極化單元共位會帶來兩個問題。一方面，由于每個極化單元需配備一個射頻通道，一個陣元就對應多個射頻通道，從而會增加硬件成本；另一方面，共位的極化單元會引起單元間的互耦，降低參數估計性能。針對該問題，文獻2(F.Liu，H.Li，W.Xiaand Y.Wang，A DOA and Polarization Estimation Method Using a Spatially Non-Collocated Vector Sensor Array,2014IEEE China SummitInternational Conferenceon Signal and Information Processing(ChinaSIP),2014,pp.763-767)提出一種非共位陣列，其中每個極化單元的相位中心互不重疊，并各自單獨構成一個陣元。但該陣列由于具有均勻結構，為了避免來波方向的模糊，需要不同極化單元間距不超過四分之一個波長，因而會減小陣列孔徑并增大互耦。另外，該文獻提出的參數估計方法是針對信號為完全極化情形，并不適用于部分極化信號。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于非共位非均勻極化陣的部分極化信號多參數估計方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：

步驟(1)布置非共位非均勻極化陣列：

所述非共位非均勻極化陣列由兩個非均勻子陣列構成，兩個子陣列的極化互相正交，共同構成均勻線陣。子陣列中的每個陣元只由一個極化單元構成，即每個陣元只有一個輸出端口。

均勻線陣布置方式具體為：在三維直角坐標系中，沿y軸放置兩個非均勻子陣列，分別為x方向極化子陣列和y方向極化子陣列；其中：