[发明专利]一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，尤其是指一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法。

背景技术

相较于标量传感器阵列而言，电磁矢量传感器阵列具有更强的抗干扰能力和更高的分辨率等诸多优势，提高了空间相距较近信源的分辨能力以及信源方位角的估计精度，这些优势使其具有重要的军事、民事应用价值以及广阔的应用前景。

由于电磁矢量传感器可以接收入射电磁波全部的电场分量和磁场分量，矢量阵列可以获得更多的入射信号信息，极化参数作为电磁波的固有属性，成为了国内外学者在该领域的重点研究内容之一，现有的空域-极化域参数联合估计算法主要基于子空间类算法，如极化MUSIC算法、极化ESPRIT类算法等，述方法由于子空间理论框架的固有局限性，在信源数未知、低SNR以及空间间距很近的情况下通常仍不能达到令人满意的估计结果。

稀疏信号重构理论的出现为解决极化敏感阵列下的高性能参量估计问题提供了新的途径。稀疏重构算法具有高分辨率。较强的噪声鲁棒性和无需信源准确的先验信息等优势，但当信源参量增多时，稀疏目标网格划分难度加大，算法计算复杂度激增，难以直接应用在信源波达方向、极化辅角和极化相位差的联合估计问题中。

另一方面，由于电磁矢量传感器大多假设各个阵元由2至6个共点放置的相互正交的电偶极子或磁偶极子构成，这种理想化假设在实际中难以实现，因此，各极子在空间共点摆放产生的互耦效应会大大降低阵列天线系统的估计性能。

发明内容

本发明提供一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，以解决电磁矢量传感器各天线共点放置时存在互耦效应，影响估计性能，以及基于稀疏信号重构方法在多参量联合估计时网格难以划分的问题。本发明利用电偶极子与磁偶极子正交组成的电磁矢量传感器(concenteredorthogonalloopanddipole，简称COLD)阵列接收数据的二阶统计量特性对多参量进行分步求解，同时利用分布式阵列降低了阵元各通道间的互耦影响并提高了有效阵列孔径，实现参量的高精度低复杂度估计。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

步骤一：将由电偶极子与磁偶极子构成的电磁矢量传感器阵列中的阵元分量分散摆放于空间内，形成分布式COLD阵列，分别获得电偶极子接收数据和磁偶极子接收数据

步骤二：对电偶极子和磁偶极子的接收数据做自协方差矩阵得R^[gg]与R^[ll]，并相加求和得到仅包含信源方位角参数的协方差矩阵和R；

步骤三：利用求和平均获得统计性能更好的向量化模型C(q)，利用稀疏信号重构方法估计信源入射方位角

步骤四：利用电偶极子和磁偶极子阵列的自协方差与互协方差矩阵间功率关系获得极化参数的估计

本发明所述步骤一具体为：

K个信源入射到M对COLD阵元组成的线性阵列，当入射信源俯仰角φ＝90°，即入射信源投影在固定在y轴上，由yoz平面入射到传感器阵列，相邻电偶极子之间距离与相邻磁偶极子之间距离均为d，相邻的电偶极子与磁偶极子之间距离为d/2，将电偶极子与磁偶极子传感器交替摆放于y轴上，设位于坐标原点处电偶极子阵元为参考阵元，获得y轴上第m对电偶极子与磁偶极子子阵元在某t个采样时刻的接收数据分别为和其中第m个电偶极子的接收数据为：