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空間拉伸電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計方法
【專利摘要】一種空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，接收陣列接收K個互不相關(guān)的入射信號，構(gòu)造陣列對應(yīng)的入射信號的導(dǎo)向矢量；將入射信號的導(dǎo)向矢量表示為空域函數(shù)矩陣和極化域函數(shù)矢量的乘積的形式；計算接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣；對接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進行特征分解，得到信號子空間和噪聲子空間；構(gòu)造多信號分類MUSIC空域極化域聯(lián)合零譜函數(shù)，最大化空域極化域聯(lián)合零譜函數(shù)；利用自共軛矩Rayleigh-Ritz熵定理，實現(xiàn)空域譜和極化域譜分離的MUSIC降維處理，在各變量的取值范圍內(nèi)進行遍歷搜索，對信號參數(shù)進行估計。本發(fā)明將四維MUSIC搜索轉(zhuǎn)化為空域兩維和極化域二維搜素的2個二維搜索，從而降低計算量。
【專利說明】空間拉伸電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種空間拉伸電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁矢量傳感器陣列是一種能夠獲取電磁信號空域和極化域信息的新型陣列。隨著無線通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，學(xué)者們在基于電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方面取得了許多有價值的研究成果，提出了正交偶極子對、正交三極子、正交三磁環(huán)、全電磁矢量傳感器等多種類型的電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計算法。但這些算法主要是基于ESPRIT算法的陣列多參數(shù)估計，直接利用MUSIC算法進行到達角和極化參數(shù)估計的研究鮮見報道。
[0003]龔曉峰等研究了基于張量的雙模MUSIC算法，該算法需要用到張量及張量空間，增加了計算難度和復(fù)雜度。李京書等研究了兩分量電磁矢量傳感器的四元數(shù)降維MUSIC算法[李京書等，信號DOA和極化信息聯(lián)合估計的降維四元數(shù)MUSIC方法，電子與信息學(xué)報，2011年，第33卷第I期:106-111.]，該算法主要討論了到達角的估計問題，對極化的估計需要重新回歸到長矢量模型中。
[0004]目前的研究多是 基于共點電磁矢量傳感器陣列，很少涉及空間拉伸電磁矢量傳感器陣列。空間拉伸電磁場矢量天線陣列是一種特殊的矢量傳感器陣列，它通過在空間不同位置放置電偶極子和磁偶極子來測量電磁場的不同分量。與共點電磁矢量傳感器陣列相t匕，空間拉伸電磁場矢量天線陣可以減少接收機的數(shù)目，并感知信號的空間到達角信息和極化信息，從而提高空間譜估計的性能；在系統(tǒng)實現(xiàn)方面，電偶極子、磁偶極子在空間不同位置放置，可以更好的降低陣元之間的耦合效應(yīng)，更容易工程實現(xiàn)。因此，研究空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的MUSIC算法非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種有效降低計算難度和復(fù)雜程度的電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:一種空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，接收陣列由N個陣元組成，所述陣元為m分量空間拉伸電磁矢量傳感器，m為陣元中組成天線的個數(shù)，26，所述方法包括以下步驟:接收陣列接收K個互不相關(guān)的遠場窄帶橫電磁波入射信號，
[0007]步驟一、構(gòu)造第k個入射信號對應(yīng)的陣列導(dǎo)向矢量Ak( Θ k，(J)k, Y k, nk)；
[0008]Ai (0k,4*?,?) = [I1J，.,.*%Α,λ.]t，
[0009]式中的Θ k表不第k個入射信號的俯仰角，Φ k表不第k個入射信號的方位角，Yk表示第k個入射信號的輔助極化角，nk表示第k個入射信號的極化相位差，
=% i^1-Φ? )α.,κ,.(A，為，<7.., ’!l.)Q? )表不第k個入射信號單位功率電磁波在第η個陣元上的響應(yīng)，
【權(quán)利要求】
1.一種空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，接收陣列由N個陣元組成，其特征在于: 所述陣元為m分量空間拉伸電磁矢量傳感器，m為陣元中組成天線的個數(shù)，2 < m < 6，所述方法包括以下步驟:接收陣列接收K個互不相關(guān)的遠場窄帶橫電磁波入射信號，步驟一、構(gòu)造第k個入射信號對應(yīng)的陣列導(dǎo)向矢量Ak(0k，φ,, yk) nk)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，其特征在于:所述空間拉伸電磁矢量傳感器由在空間上拉伸分離的3個完全相同的電偶極子和3個完全相同的磁偶極子構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，其特征在于:所述陣元的m個組成天線相對于該陣元的中心點On’的相位差矢量
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間拉伸電磁矢量傳感器陣列的參數(shù)估計方法，其特征在于:所述抽取矩陣Jm是!!!※6的矩陣，它的每一行中有6個元素，一個元素為1，其余5個元素為零，抽取第幾個組成天線，該行的第幾個元素為I。
【文檔編號】G01S3/14GK103941221SQ201410135593
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】王蘭美, 曾操, 王書振, 趙文娟, 王桂寶 申請人:西安電子科技大學(xué)