拉伸偶極子陣列信號定位和極化參數(shù)估計.pdf

1、電磁矢量傳感器陣列信號處理，作為信號處理的一個重要分支，是目前學術(shù)界研究的熱點問題。電磁矢量傳感器(EMVS)由于能夠感知電磁波的極化特性，與標量傳感器相比，在波達方向(DOA)和極化參數(shù)估計方面有突出的優(yōu)勢。但傳統(tǒng)的電磁矢量傳感器的各個天線共點放置，存在嚴重的互耦作用，且實現(xiàn)起來復(fù)雜昂貴，制約了在實際工程中的應(yīng)用。為了解決以上問題，近幾年提出了拉伸電磁矢量傳感器(SS-EMVS)，這種非共點式的空間結(jié)構(gòu)將各個天線分開放置，使其具有較低

2、的耦合性和相對提高的天線孔徑，近年來受到更多關(guān)注。然而，共點或非共點的電磁矢量傳感器均需要用到電場和磁場的全部六個分量，而實際上，電偶極子與小磁環(huán)的響應(yīng)并不一致，這將會導(dǎo)致參數(shù)估計的性能下降。另一方面，現(xiàn)有的電磁矢量傳感器空間結(jié)構(gòu)均適用于遠場源信號定位，而針對近場源定位問題，尚無適宜的傳感器空間結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的定位方法?；谝陨峡紤]，本文設(shè)計了兩類僅包含電偶極子或僅包含磁小環(huán)的陣列空間結(jié)構(gòu)，使其同樣滿足叉積測角性質(zhì)，并提出了相應(yīng)的DOA和極

3、化參數(shù)聯(lián)合估計的算法。另外，基于所提出的拉伸偶極子陣列，提出了一類不同于傳統(tǒng)方法的多數(shù)據(jù)集模型的近場源定位方法，致力于解決三維空間中任意位置的近場源定位問題。本文的主要內(nèi)容歸納如下:
　　提出了兩類拉伸偶極子陣列:拉伸四元偶極子陣列(SS-Quad)和拉伸五元偶極子陣列(SS-Quint)，分別由非共點放置的四/五個偶極子天線構(gòu)成，既克服了天線間的互耦作用，擴展了陣列孔徑，還避免了電場和磁場響應(yīng)不一致的問題。更重要的是，該陣列同樣

4、滿足矢量叉積的測角結(jié)構(gòu)。同時，還提出了相應(yīng)的基于矢量叉積和優(yōu)化方法的DOA和極化參數(shù)聯(lián)合估計算法，并計算了各參數(shù)估計的卡拉美羅下界(CRB)，從理論上分析了該陣列的性能，并通過仿真實驗，從不同角度來驗證采用該陣列進行DOA和極化參數(shù)估計的有效性。
　　提出了基于拉伸偶極子陣列的近場源定位算法。該算法不僅可以定位三維空間中任意位置的多個近場源，且陣列的空間結(jié)構(gòu)可任意設(shè)置，更具有實際意義。將傳統(tǒng)的近場源定位問題近似成多個遠場源的DOA