[发明专利]极化敏感阵列下非圆信号DOA与极化参数联合估计方法

摘要

本发明属于阵列信号测向技术领域，具体涉及一种极化敏感阵列下非圆信号DOA与极化参数联合估计方法。相比于该领域大多数方法，本发明的方法可以用于圆信号与非圆信号混合入射的更一般情形。通过建立平面双极化敏感阵列下的长矢量接收数据模型，利用信号的非圆特性将混合入射信号中的圆信号与非圆信号分开依次进行估计，减少了两类信号间的相互干扰，从而提升了对各类信号的估计性能。同时针对运算量巨大的问题，将谱函数的四维搜索过程降低至二维搜索过程，既降低了该方法的操作运算次数，又没有牺牲估计精度。该方法成功填补了极化敏感阵列下适用于非圆信号测向方法的空白。

主权项

一种极化敏感阵列下非圆信号DOA与极化参数联合估计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤S1：针对q个远场均匀横电磁波，入射到M个阵元的平面双极化敏感天线阵列的情形，建立阵列接收数据的长矢量矩阵模型：X(t)=X1(t)X2(t)=AV1AV2S(t)+N1(t)N2(t);]]>其中：A＝[a1 a2 … aq]是极化敏感天线阵列的空域导向矢量矩阵；ai=e-jφ1ie-jφ2i...e-jφMiT]]>为第i个信号的导向矢量；上角标T表示矩阵的转置；是第m个阵元相对于参考点的滞后相位，分别为第i个信号的入射方位角与俯仰角，(xm,ym)是第m阵元的位置坐标，λ为信号波长；S(t)＝[s1(t) s2(t) … sq(t)]T是信号矢量；Nk(t)＝[nk1(t) nk2(t) … nkM(t)]T,k＝1,2是加性噪声矢量；Vk＝diag(Vk1,Vk2,…,Vkq),k＝1,2是接收电压Vki构成的对角阵；Vki＝E0ihkT(x,y)ξi，E0i表示第i个信号的电波功率，hk(x,y)表示两正交天线相对于坐标系平面o‑xy的有效长度；γi,ηi分别表示第i个信号的极化幅角和极化相位差；步骤S2：分别计算X(t)的协方差矩阵R＝E[XXH]和伪协方差矩阵R'＝E[XXT]，上角标H表示矩阵的共轭转置；步骤S3：对伪协方差矩阵R'进行奇异值分解，并利用函数极值点满足的偏导关系，构造针对非圆信号进行估计的降维处理后的二维空间谱估计函数：通过该函数对二维方向参数进行搜索求得极值，从而得到所有非圆信号的来波方向；步骤S4：利用已估计出的非圆信号的二维方向参数直接计算出各个非圆信号对应的极化参数步骤S5：利用已估计的非圆信号参数得到非圆信号导向矩阵的估计：A~nc=ΔA^ncV‾1-ncA^ncV‾2-nc;]]>从而进一步可以得到非圆信号协方差矩阵的估计步骤S6：构造差矩阵对其进行特征分解，并依照步骤S3中的降维方法构造针对圆信号进行估计的降维处理后的二维空间谱估计函数：通过搜索极值得到所有圆信号的来波方向；步骤S7：依照步骤S4中的计算方法，利用已估计出的圆信号的二维方向参数直接计算出圆信号对应的极化参数其中，步骤S5中，构造非圆信号协方差矩阵的估计分为两种情况：步骤S5a：当入射信号满足等率条件时，有：步骤S5a：当入射信号不满足等功率条件，但非圆信号满足均为最大非圆率信号时，有：其中上角标表示矩阵的伪逆，有：