用于矢量傳感器陣列的高分辨參數(shù)估計(jì)算法.pdf

1、迄今為止,基于標(biāo)量傳感器陣列的參數(shù)估計(jì)方法已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的研究歷史,傳統(tǒng)陣列的參數(shù)估計(jì)方法也趨于成熟。傳統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)方法有很多,其中最經(jīng)典的兩種方法莫過(guò)于MUSIC(信號(hào)多重分類算法)和ESPRIT(旋轉(zhuǎn)不變子空間算法)。傳統(tǒng)的標(biāo)量傳感器無(wú)法獲得電磁波的全部信息,造成五個(gè)場(chǎng)分量信息全部浪費(fèi)。標(biāo)量傳感器陣列對(duì)信號(hào)參數(shù)估計(jì)可利用的信息也只是電磁波傳播到達(dá)相鄰陣元的過(guò)程中波程差所造成的相位延遲。電磁矢量傳感器可以獲得電磁波的全部的六個(gè)分量,因此

2、除了空域信息以外更可以獲得極化信息。相比于標(biāo)量傳感器陣列,電磁矢量傳感器陣列檢測(cè)信號(hào)的能力更強(qiáng),空域分辨能力更高,抗干擾的性能也更好。本文分別針對(duì)單電磁矢量傳感器和由電磁矢量傳感器組成的陣列進(jìn)行了如下兩方面的研究。
　　1.在使用單電磁矢量傳感器進(jìn)行信號(hào)參數(shù)估計(jì)的過(guò)程中,會(huì)存在信息冗余和分量間互耦的問(wèn)題。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題,研究了只有兩個(gè)電偶極子的簡(jiǎn)化電磁矢量傳感器以及分量間不共點(diǎn)配置的分離式結(jié)構(gòu)的高分辨參數(shù)估計(jì)。假設(shè)信號(hào)的某些參數(shù)已

3、知,如信號(hào)的DOA信息已知,只需要估計(jì)極化參數(shù)。此時(shí)兩個(gè)場(chǎng)分量信息即可完成對(duì)信號(hào)極化參數(shù)的估計(jì),沒(méi)有必要使用六分量結(jié)構(gòu)的矢量傳感器?？梢允褂煤?jiǎn)化的電磁矢量傳感器結(jié)構(gòu),在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出兩分量電磁矢量傳感器的參數(shù)估計(jì)方法。最后針對(duì)共點(diǎn)配置的單電磁矢量傳感器分量間存在互耦問(wèn)題,為了滿足分量間互相獨(dú)立的要求會(huì)增加天線的復(fù)雜性和硬件上的代價(jià)。分離式電磁矢量傳感器結(jié)構(gòu)可以在保持單電磁矢量傳感器優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上減少分量間的互耦,降低天線硬件設(shè)備量,并

4、且在空間上增加天線孔徑從而提高測(cè)角精度。
　　2.目前處理相關(guān)信號(hào)的方法是將各個(gè)分量串聯(lián)成一個(gè)長(zhǎng)矢量,但這種方法將不同分量間的正交關(guān)系忽略了,因此基于長(zhǎng)矢量的聯(lián)合譜估計(jì)算法性能有待提高。四元數(shù)可以將復(fù)數(shù)擴(kuò)展到了四維空間,比復(fù)數(shù)有更強(qiáng)的正交約束特性,能更好的描述電磁矢量傳感器不同分量之間的正交結(jié)構(gòu),更方便的處理多維信號(hào)。使用四元數(shù)對(duì)二分量電磁矢量傳感器陣列的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,在此模型的基礎(chǔ)上分別使用MUSIC算法和ESPRIT算法推