极化敏感阵列的多目标参数估计
发布时间：2021-01-04 16:09
极化敏感阵列在检测能力、抗干扰能力、分辨力等方面表现优越,因此在军事领域和民用电子领域具有极佳的价值和广泛的应用前景。在极化敏感阵列信号处理研究领域,学者们通常直接将适用于标量阵列的参数估计方法直接拓展维度应用到矢量阵列,这样使得极化敏感阵列的正交特性并没有得到充分的利用。本文将针对极化敏感阵列的多个信号入射情况下的空域信息和极化域信息估计算法进行研究,并探索互质阵、L型阵列和均匀圆阵的参数估计。针对均匀线阵极化敏感阵列参数估计,基于四元数模型给出了联合参数估计算法,仿真实验表明Q-MUSIC算法能够很好的保留极化敏感阵列的正交特性,算法精确度要高于Lv-MUSIC算法和极化ESPRIT算法。在此基础上。引入压缩感知理论,通过接收信号的协方差矩阵和互协方差矩阵的1l-范数分解求解空间到达角信息,再通过稀疏重构方法重构接收向量,得到极化参数的估计,最后通过实验仿真验证基于压缩感知的估计算法性能优于Lv-MUSIC算法和极化ESPRIT算法。为了提高阵元的利用效率,引入互质阵极化敏感阵列进行参数估计算法的研究。虚拟阵列的阵元数要多于物理阵元数,由于三正交偶极子阵列可以...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁信号传播示意图
第二章极化敏感阵列接收信号模型7因此，电尝磁场在直角坐标系中的坐标矢量为：21j12sincoscoscoscossin0sincoscoscossinsincossincossin0xyzxyzEEEEHEreHH==vvvv(2-8)2.2几种常见的极化敏感阵列将极化敏感阵元在空间排列，分别进行空域采样和极化域采样。空域采样是指通过同一时刻不同位置阵元接收信号的相位差观测，采样到的数据中包括了信号的空域信息；极化域采样是指针对极化敏感阵元的相位差进行观测，获得极化信息。极化敏感阵列的几何结构在理论研究上是多样的，在工程应用上，一般为线阵、L型阵列、圆阵和面阵等。本文将重点研究线阵和圆阵。2.2.1极化敏感阵元极化敏感阵元理论上是由基本电偶极子和磁偶极子沿一定方向组合而成，每个极子同时发挥作用，由此可以获取空域信息和极化域信息。由沿三个方向放置的电偶极子和三个方向放置磁偶极子组成的一个完备的三正交偶极子天线，示意图如下图2-2三正交偶极子天线在电场方向确定的情况下，由于电场与传播方向垂直，因此三个电偶极子接收信号存在冗余，三个磁偶极子同理存在冗余。而又因为电尝磁场和玻印廷矢量之间存在叉乘关系，电场和磁场之间也存在冗余。出于阵元构造成本考虑，可以根据
电子科技大学硕士学位论文8需要可以选取部分振子构成极化敏感阵元，由于电磁信号极化信息至少需要通过两个方向的极子才能获得，因此基本极化敏感阵元至少包括两个极子。从理论上来说，各个电偶极子或磁偶极子要求放在同一位置，但是在实际应用中。由于加工工艺的限制，各个基本极子放在同一位置是不可能的。另外，由于电磁感应，基本极子位置太近时会产生电磁耦合现象，导致信息获取不完整。几种常见的极化敏感阵元的结构见下图。（a）（b）（c）图2-3三种极化敏感阵元示意图（a）三正交电偶极子；（b）两正交电偶极子；（c）单个磁偶极子和电偶极子正交结构极化敏感阵列由极化敏感阵元在空间上的排布构成，阵元位置是任意的，阵列的形状也不受限定。根据阵元接收信号相位差和极化信息分别得到空域信息和极化域信息。根据阵列之间的几何关系，大致可以分为线阵、圆阵、平面阵以及立体阵，甚至还有三角阵和不规则阵等。考虑工程应用，本文着重介绍均匀线阵、均匀圆阵、L型阵列和互质阵。2.2.2均匀直线阵列模型如下图2-4所示，均匀直线阵列（UniformLinearArray，ULA）由N个相同阵元组成，任意两个阵元间的间距均为d，以阵元1为参考，入射信号角度为，接收到的信号在两阵元间的相位差为d=dsin。图2-4均匀直线阵列模型假设一个可表示为s(t)以入射角度入射到均匀线阵上，以第一个阵元为参考，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于降维处理的MUSIC二维DOA估计算法[J]. 张铁峰,吉波. 现代导航. 2018(03)
[2]极化敏感线阵的模值约束降维Root-MUSIC算法[J]. 李会勇,张远芳,谢菊兰. 信号处理. 2016(02)
[3]基于降维四元旋转不变子空间算法的波达角估计[J]. 赵继超,陶海红,高志奇. 电波科学学报. 2015(03)
[4]极化域-空域联合的四元数APES波束形成算法[J]. 李会勇,刘芳,王宇,樊勇,何子述. 信号处理. 2014(10)
[5]一种改进的极化域-空域联合的自适应波束形成算法[J]. 郭玉华,常青美,余道杰,岳彩青. 电子学报. 2012(06)
[6]基于四元数的Root-MUSIC的双基地MIMO雷达中角度估计算法[J]. 李建峰,张小飞,汪飞. 电子与信息学报. 2012(02)
[7]压缩感知研究[J]. 戴琼海,付长军,季向阳. 计算机学报. 2011(03)
博士论文
[1]极化敏感阵列信号处理的研究[D]. 徐振海.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]机载电磁矢量传感器DOA与极化参数估计的研究[D]. 张雷.吉林大学 2009
[2]基于极化敏感阵列的TDD CDMA系统多参数联合估计算法研究[D]. 徐丽娜.吉林大学 2008
本文编号：2957043
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁信号传播示意图
第二章极化敏感阵列接收信号模型7因此，电尝磁场在直角坐标系中的坐标矢量为：21j12sincoscoscoscossin0sincoscoscossinsincossincossin0xyzxyzEEEEHEreHH==vvvv(2-8)2.2几种常见的极化敏感阵列将极化敏感阵元在空间排列，分别进行空域采样和极化域采样。空域采样是指通过同一时刻不同位置阵元接收信号的相位差观测，采样到的数据中包括了信号的空域信息；极化域采样是指针对极化敏感阵元的相位差进行观测，获得极化信息。极化敏感阵列的几何结构在理论研究上是多样的，在工程应用上，一般为线阵、L型阵列、圆阵和面阵等。本文将重点研究线阵和圆阵。2.2.1极化敏感阵元极化敏感阵元理论上是由基本电偶极子和磁偶极子沿一定方向组合而成，每个极子同时发挥作用，由此可以获取空域信息和极化域信息。由沿三个方向放置的电偶极子和三个方向放置磁偶极子组成的一个完备的三正交偶极子天线，示意图如下图2-2三正交偶极子天线在电场方向确定的情况下，由于电场与传播方向垂直，因此三个电偶极子接收信号存在冗余，三个磁偶极子同理存在冗余。而又因为电尝磁场和玻印廷矢量之间存在叉乘关系，电场和磁场之间也存在冗余。出于阵元构造成本考虑，可以根据
电子科技大学硕士学位论文8需要可以选取部分振子构成极化敏感阵元，由于电磁信号极化信息至少需要通过两个方向的极子才能获得，因此基本极化敏感阵元至少包括两个极子。从理论上来说，各个电偶极子或磁偶极子要求放在同一位置，但是在实际应用中。由于加工工艺的限制，各个基本极子放在同一位置是不可能的。另外，由于电磁感应，基本极子位置太近时会产生电磁耦合现象，导致信息获取不完整。几种常见的极化敏感阵元的结构见下图。（a）（b）（c）图2-3三种极化敏感阵元示意图（a）三正交电偶极子；（b）两正交电偶极子；（c）单个磁偶极子和电偶极子正交结构极化敏感阵列由极化敏感阵元在空间上的排布构成，阵元位置是任意的，阵列的形状也不受限定。根据阵元接收信号相位差和极化信息分别得到空域信息和极化域信息。根据阵列之间的几何关系，大致可以分为线阵、圆阵、平面阵以及立体阵，甚至还有三角阵和不规则阵等。考虑工程应用，本文着重介绍均匀线阵、均匀圆阵、L型阵列和互质阵。2.2.2均匀直线阵列模型如下图2-4所示，均匀直线阵列（UniformLinearArray，ULA）由N个相同阵元组成，任意两个阵元间的间距均为d，以阵元1为参考，入射信号角度为，接收到的信号在两阵元间的相位差为d=dsin。图2-4均匀直线阵列模型假设一个可表示为s(t)以入射角度入射到均匀线阵上，以第一个阵元为参考，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于降维处理的MUSIC二维DOA估计算法[J]. 张铁峰,吉波. 现代导航. 2018(03)
[2]极化敏感线阵的模值约束降维Root-MUSIC算法[J]. 李会勇,张远芳,谢菊兰. 信号处理. 2016(02)
[3]基于降维四元旋转不变子空间算法的波达角估计[J]. 赵继超,陶海红,高志奇. 电波科学学报. 2015(03)
[4]极化域-空域联合的四元数APES波束形成算法[J]. 李会勇,刘芳,王宇,樊勇,何子述. 信号处理. 2014(10)
[5]一种改进的极化域-空域联合的自适应波束形成算法[J]. 郭玉华,常青美,余道杰,岳彩青. 电子学报. 2012(06)
[6]基于四元数的Root-MUSIC的双基地MIMO雷达中角度估计算法[J]. 李建峰,张小飞,汪飞. 电子与信息学报. 2012(02)
[7]压缩感知研究[J]. 戴琼海,付长军,季向阳. 计算机学报. 2011(03)
博士论文
[1]极化敏感阵列信号处理的研究[D]. 徐振海.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]机载电磁矢量传感器DOA与极化参数估计的研究[D]. 张雷.吉林大学 2009
[2]基于极化敏感阵列的TDD CDMA系统多参数联合估计算法研究[D]. 徐丽娜.吉林大学 2008
本文编号：2957043
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