空間拉伸電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計(jì)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(jì)方法，接收陣列接收K個(gè)互不相關(guān)的入射信號(hào)，構(gòu)造陣列對(duì)應(yīng)的入射信號(hào)的導(dǎo)向矢量；將入射信號(hào)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(jì)算接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣；對(duì)接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，得到信號(hào)子空間和噪聲子空間；構(gòu)造多信號(hào)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(shí)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(jìn)行遍歷搜索，對(duì)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。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(gè)二維搜索，從而降低計(jì)算量。
【專利說(shuō)明】空間拉伸電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)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(jì)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(hào)空域和極化域信息的新型陣列。隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，學(xué)者們?cè)诨陔姶攀噶總鞲衅麝嚵械膮?shù)估計(jì)方面取得了許多有價(jià)值的研究成果，提出了正交偶極子對(duì)、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(jì)算法。但這些算法主要是基于ESPRIT算法的陣列多參數(shù)估計(jì)，直接利用MUSIC算法進(jìn)行到達(dá)角和極化參數(shù)估計(jì)的研究鮮見(jiàn)報(bào)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(jì)算難度和復(fù)雜度。李京書(shū)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(shū)等，信號(hào)DOA和極化信息聯(lián)合估計(jì)的降維四元數(shù)MUSIC方法，電子與信息學(xué)報(bào)，2011年，第33卷第I期:106-111.]，該算法主要討論了到達(dá)角的估計(jì)問(wèn)題，對(duì)極化的估計(jì)需要重新回歸到長(zhǎng)矢量模型中。
[0004]目前的研究多是 基于共點(diǎn)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(chǎng)矢量天線陣列是一種特殊的矢量傳感器陣列，它通過(guò)在空間不同位置放置電偶極子和磁偶極子來(lái)測(cè)量電磁場(chǎng)的不同分量。與共點(diǎn)電磁矢量傳感器陣列相t匕，空間拉伸電磁場(chǎng)矢量天線陣可以減少接收機(jī)的數(shù)目，并感知信號(hào)的空間到達(dá)角信息和極化信息，從而提高空間譜估計(jì)的性能；在系統(tǒng)實(shí)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(shí)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(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種有效降低計(jì)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(jì)方法。
[0006]為了實(shí)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(jì)方法，接收陣列由N個(gè)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(gè)數(shù)，26，所述方法包括以下步驟:接收陣列接收K個(gè)互不相關(guān)的遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶橫電磁波入射信號(hào)，
[0007]步驟一、構(gòu)造第k個(gè)入射信號(hào)對(duì)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(gè)入射信號(hào)的俯仰角，Φ k表不第k個(gè)入射信號(hào)的方位角，Yk表示第k個(gè)入射信號(hào)的輔助極化角，nk表示第k個(gè)入射信號(hào)的極化相位差，
=% i^1-Φ? )α.,κ,.(A，為，<7.., ’!l.)Q? )表不第k個(gè)入射信號(hào)單位功率電磁波在第η個(gè)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(jì)方法，接收陣列由N個(gè)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(gè)數(shù)，2 < m < 6，所述方法包括以下步驟:接收陣列接收K個(gè)互不相關(guān)的遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶橫電磁波入射信號(hào)，步驟一、構(gòu)造第k個(gè)入射信號(hào)對(duì)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(jì)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(gè)完全相同的電偶極子和3個(gè)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(jì)方法，其特征在于:所述陣元的m個(gè)組成天線相對(duì)于該陣元的中心點(diǎn)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(jì)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(gè)元素，一個(gè)元素為1，其余5個(gè)元素為零，抽取第幾個(gè)組成天線，該行的第幾個(gè)元素為I。
【文檔編號(hào)】G01S3/14GK103941221SQ201410135593
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)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(shū)振, 趙文娟, 王桂寶 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)