一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法技术

本发明专利技术涉及一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，属于阵列信号处理领域。构造分布式电磁矢量传感器阵列的接收数据，分别对电偶极子和磁偶极子的接收数据做协方差矩阵并相加求和，获得仅包含信源方位角参数的协方差矩阵和，利用稀疏信号重构方法估计信源入射方位角；利用电偶极子和磁偶极子阵列的自协方差与互协方差矩阵关系获得极化参数的估计。本发明专利技术将多维参量联合估计问题转化为多个一维参量分步估计，降低了方法的计算复杂度，而将电偶极子与磁偶极子传感器分布式摆放不仅降低了阵元间互耦影响还有效扩展了阵列物理孔径，使得参数估计精度大大增加。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法
本专利技术涉及阵列信号处理领域，尤其是指一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法。
技术介绍
相较于标量传感器阵列而言，电磁矢量传感器阵列具有更强的抗干扰能力和更高的分辨率等诸多优势，提高了空间相距较近信源的分辨能力以及信源方位角的估计精度，这些优势使其具有重要的军事、民事应用价值以及广阔的应用前景。由于电磁矢量传感器可以接收入射电磁波全部的电场分量和磁场分量，矢量阵列可以获得更多的入射信号信息，极化参数作为电磁波的固有属性，成为了国内外学者在该领域的重点研究内容之一，现有的空域-极化域参数联合估计算法主要基于子空间类算法，如极化MUSIC算法、极化ESPRIT类算法等，述方法由于子空间理论框架的固有局限性，在信源数未知、低SNR以及空间间距很近的情况下通常仍不能达到令人满意的估计结果。稀疏信号重构理论的出现为解决极化敏感阵列下的高性能参量估计问题提供了新的途径。稀疏重构算法具有高分辨率。较强的噪声鲁棒性和无需信源准确的先验信息等优势，但当信源参量增多时，稀疏目标网格划分难度加大，算法计算复杂度激增，难以直接应用在信源波达方向、极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一：将由电偶极子与磁偶极子构成的电磁矢量传感器阵列中的阵元分量分散摆放于空间内，形成分布式COLD阵列，分别获得电偶极子接收数据和磁偶极子接收数据步骤二：对电偶极子和磁偶极子的接收数据做自协方差矩阵得R[gg]与R[ll]，并相加求和得到仅包含信源方位角参数的协方差矩阵和R；步骤三：利用求和平均获得统计性能更好的向量化模型C(q)，利用稀疏信号重构方法估计信源入射方位角步骤四：利用电偶极子和磁偶极子阵列的自协方差与互协方差矩阵间功率关系获得极化参数的估计

【技术特征摘要】
1.一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一：将由电偶极子与磁偶极子构成的电磁矢量传感器阵列中的阵元分量分散摆放于空间内，形成分布式COLD阵列，分别获得电偶极子接收数据和磁偶极子接收数据步骤二：对电偶极子和磁偶极子的接收数据做自协方差矩阵得R[gg]与R[ll]，并相加求和得到仅包含信源方位角参数的协方差矩阵和R；步骤三：利用求和平均获得统计性能更好的向量化模型C(q)，利用稀疏信号重构方法估计信源入射方位角所述方位角估计方式具体为：为将传统的DOA估计问题转变为稀疏信号重构问题，假设空间中有Q(≥K)个可能入射方向，即稀疏框架下则有；其中代表过完备基矩阵，代表K稀疏的信号功率向量，当信号k从入射到阵列时，PQ的第i个元素非零且等于Pk，而其它元素为0；此时，信源方位角参数可通过求解如下加权范数约束的最小化问题获得：其中β＝0.6为正则化参数，是权矢量，U代表M×(M–K)维的噪声子空间矩阵，通过凸优化工具包CVX求解得到方位角的估计值步骤四：利用电偶极子和磁偶极子阵列的自协方差与互协方差矩阵间功率关系获得极化参数的估计2.根据权利要求1所述的一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，其特征在于，所述步骤一具体为：K个信源入射到M对COLD阵元组成的线性阵列，当入射信源俯仰角φ＝90°，即入射信源投影在固定在y轴上，由yoz平面入射到传感器阵列，相邻电偶极子之间距离与相邻磁偶极子之间距离均为d，相邻的电偶极子与磁偶极子之间距离为d/2，将电偶极子与磁偶极子传感器交替摆放于y轴上，设位于坐标原点处电偶极子阵元为参考阵元，获得y轴上第m对电偶极子与磁偶极子子阵元在某t个采样时刻的接收数据分别为和其中第m个电偶极子的接收数据为：第m个磁偶极子的接收数据为：式中，sk(t)代表第k个入射信号k∈(1,2,...,K)，和为第m个传感器的噪声，ωk＝-2πdsinθk/λ，λ代表信号波长，j是虚数单位，θk,γk,ηk分别为信源方位角，极化辅角和极化相位差；将电偶极子与磁偶极子子阵列的接收数据写成向量形式：u[g](t)＝As[g](t)+n[g](t)u[l](t)＝As[l](t)+n[l](t)其中，电偶极子与磁偶极子子阵列接收的K个信号分别为s[g](t)、s[l](t)s[l](t)＝-[s1(t)cos(γ1)…sk(t)cos(γk)…sK(t)cos(γK)]Tn[g](t)和n[l](t)分别是电偶极子和磁偶极子传感器噪声的向量形式，A＝[a(θ1)…a(θk)…a(θK)]是M×K维的方向矩阵，其中[·]T是矩阵的转置运算。3.根据权利要求1所述的一种分布式电磁矢量传感器阵列多参数联合估计方法，其特征在于，所述步骤二具体为：根据电偶极子阵列接收数据和磁偶极子阵列接收数据计算出自协方差矩阵R[gg]与R[ll]，分别为：其中Pk为信号功率，σ2为噪声功率，E{·}表示对矩阵求均值运算，I表示是M×M的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓颖，秦宇镝，温艳鑫，陈若男，陈建，燕学智，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22