【技术实现步骤摘要】
基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法
本专利技术涉及基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，属于雷达阵列信号处理
技术介绍
随着现代通信事业的发展和电磁环境的越见复杂，人们对通信系统和电子系统的性能要求越来越高，由电磁矢量传感器构成的极化阵列由于能同时获取空间电磁信号的空域信息和极化信息而备受人们的关注。它在雷达、声纳、通信和生物医学等领域有着广泛的应用。现有电磁矢量传感器构成的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，需要对波达方向和极化参数联合搜索求解，或者只适用于均匀排布的极化阵列，结合求根算法避免搜索求解以降低计算复杂度。因此提供一种适用于任意线性排布的极化阵列结构，可将波达方向和极化参数分开求解来降低计算复杂度，并且波达方向和极化参数可自动匹配，无需额外匹配的算法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有电磁矢量传感器构成的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，需要对波达方向和极化参数联合搜索求解，计算复杂度高的问题，提出了一种基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法。本专利技术的技术方案：基于张量建模的极化阵列波达...
【技术保护点】
1.一种基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：步骤1，利用接收数据构造四维张量协方差，具体过程如下：首先，设置极化阵列在空域的摆放位置为r＝[r1，r2，...，rM]T，(·)T表示转置，摆放位置以信号的半波长为单位，并且极化阵列中各个阵元摆放在一条直线上，构成一个线阵。假设有K个远场窄带信号入射到极化阵列，那么该极化阵列的第k个信号对应的导向矢量a(θk)如下所示：
【技术特征摘要】
1.一种基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：步骤1，利用接收数据构造四维张量协方差，具体过程如下：首先，设置极化阵列在空域的摆放位置为r＝[r1，r2，...，rM]T，(·)T表示转置，摆放位置以信号的半波长为单位，并且极化阵列中各个阵元摆放在一条直线上，构成一个线阵。假设有K个远场窄带信号入射到极化阵列，那么该极化阵列的第k个信号对应的导向矢量a(θk)如下所示：式中，θk∈[0，π]，k＝1，...，K代表第k个信号的俯仰角；所述的每个摆放位置均摆放一个电磁矢量传感器，故极化导向矢量pk为：式中，φk∈(0，2π],γk∈[0，π/2]，ηk∈[-π，π)分别代表第k个信号的方位角、极化角、极化角相差，符号“×”表示笛卡尔积，分别代表第k个信号的电场沿着X轴、Y轴、Z轴的分量和分别代表第k个信号的磁场沿着X轴、Y轴、Z轴的分量；归一化坡印廷矢量dk为：式中，“||·|”表示计算向量的模，(·)*表示共轭，μk，vk，ωk分别代表第k个信号对应X轴、Y轴、Z轴的方向余弦函数；信号传播速度为在电磁波的自由空间中的传播速度c，信号服从平稳高斯分布并且彼此统计独立，因此阵列在t时刻接收到的样本为：式中，“⊙”表示Khatri-Rao积，sk(t)表示第k个信号在t时刻的样本，n(t)表示整个阵列在t时刻接收到的服从高斯分布的白噪声；然后，将接收到的数据排布成M×6的矩阵，排布结果如下：式中，sk(t)表示第k个信号在t时刻的样本，表示外积，N(t)表示阵列接收到噪声n(t)的矩阵形式，其服从白高斯分布；最后，将接收到数据和本身的共轭做外积，然后取其期望，得到的四维张量协方差为：式中，为期望符号；步骤2，将步骤1得到的四维张量协方差的两个维度调换位置后按照空域、极化域的顺序投影成为二维矩阵，称之为阵列信息矩阵；步骤3，对步骤2得到的阵列信息矩阵进行奇异值分解或者特征值分解，找到其信号子空间，进而求解得到波达方向的估计值；步骤4，利用步骤3得到的波达方向估计值构造阵列导向估计矩阵，得到极化参数向量的估计。2.根据权利要求1所述的一种基于张量建模的极化阵列波达方向和极化参数估计方法，其特征在于所述的步骤2的具体过程如下：首先，将步骤1得到的四维张量协方差的各个维度按照π∶(1，3，2，4)的顺序调换，...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛兴鹏，曹明阳，赵春雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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