【技术实现步骤摘要】
本申请属于信号处理领域，特别涉及一种用于极化信号的阵列doa估计方法、服务器及存储介质。
技术介绍
1、电磁矢量传感器阵列由可感知电磁波极化信息的矢量传感器组成。相较于传统标量传感器阵列，该阵列能够获取接收电磁波的所有物理信息，具有强的抗干扰能力、高分辨率、稳健的检测能力以及实现信号极化编码等优势。然而，矢量传感器阵列探测信号极化信息的方法是通过增加传感器数量来实现的，这导致系统开销显著增加，限制了其在规模较大、供电能力较低或成本限制较大的场景中的应用。
2、为此，学者们提出了单比特稀疏双极子阵列，并给出了其数学模型。作为阵列信号处理领域研究热点之一，波达方向角(direction of arrival,doa)估计技术在无线通信、目标跟踪、语音处理、雷达和射电天文学等领域皆有广泛应用。因此，他们还开发了一种用于该阵列doa估计的单比特多重子空间分类算法(ob-music)以及基于原子范数超分辨的doa估计方法(ob-glspice)。此外，他们还推导了该阵列doa参数估计的克拉美罗界。上述方法均适用于在单比特稀疏双极子阵列上估计极化信号的doa，但并没有考虑信号的极化特征，当信号为完全极化信号时，上述的估计方法存在较大的性能损失。
3、因此，需要一种针对完全极化信号的单比特双极子阵列的doa估计的技术方案，能够解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种用于极化信号的阵列doa估计方法、服务器及存储介质，构建协方差矩阵与互
2、本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：
3、根据本申请的第一方面，提供一种用于极化信号的阵列doa估计方法，包括如下步骤：
4、步骤1：在单比特双极子阵列采样数据的基础上，构建所有指向x轴的极子和所有指向y轴的极子的协方差矩阵和互相关矩阵，其中协方差矩阵表示为以及互相关矩阵表示为以及
5、步骤2：采用正反弦法则恢复所述协方差矩阵以及所述互相关矩阵，得到以及
6、步骤3：使用差分阵列技术，将恢复后的协方差矩阵以及恢复后的所述互相关矩阵展开为向量形式，表示为：xd，x、xd，y、xd，xy以及xd，yx；
7、步骤4：将步骤3中的向量构建形成虚拟信号接收矩阵xd，并根据所述虚拟信号接收矩阵构建空间平滑矩阵：
8、步骤5：使用求根多信号分类方法估计源信号doa。
9、优选地，在步骤1中，将朝向x轴极子构成的标量阵的无量化接收信号记为xs,x(t)，朝向y轴极子构成的相应信号记为xs,y(t)，则两个标量阵的无量化接收信号可以表示为：
10、
11、
12、其中，为阵列接收信号，bk,x＝-1，bk,y＝cos(arcsin(θk))，，为阵列导向矢量，与分别为两轴标量阵的加性噪声。
13、信号协方差矩阵定义为：
14、
15、其中，pk为信号能量，sk(t)为阵列接收信号，上标h表示共轭转置，sk，x(t)为x轴极子接收到的第k个信号，为y轴接受到的第k个信号，∈k，1、∈k，2和∈k，3与信号的极化度ηk、辅助极化角与辅助极化相位角ψk有关，其关系为：
16、
17、
18、
19、其中极化度ηk定义为：
20、
21、其中det()表示行列式的值，tr()表示矩阵的迹，为第k个信号的协方差矩阵，当ηk＜1时，信号为非完全极化信号，但当ηk＝1时，信号为完全极化信号；
22、经过单比特采样后，得到的采样信号为：
23、y(t)＝signc(x(t))；
24、其中，
25、
26、而
27、构建协方差矩阵如下：
28、
29、
30、其中，ys，x(t)是x轴接收信号经单比特测量后的信号，为ys，x(t)的共轭转置，ys，y(t)是y轴接收信号经单比特测量后的信号，是ys，y(t)的共轭转置；
31、构建互相关矩阵如下：
32、
33、
34、其中，ys，x(t)是x轴接收信号经单比特测量后的信号，为ys，x(t)的共轭转置，ys，y(t)是y轴接收信号经单比特测量后的信号，是ys，y(t)的共轭转置。
35、优选地，在步骤2中，使用反正弦法则恢复的具体方式为：
36、采用公式对进行恢复；
37、采用公式对进行恢复；
38、采用公式对进行恢复；
39、采用公式对进行恢复；
40、以上公式中，sine(c)＝sin(r{c})+jsin(i{c})，r{c}为复数c的实部，i{c}为虚部，j为虚数单位。
41、优选地，在步骤3中，采用如下公式对协方差矩阵以及互相关矩阵展开为向量形式：
42、
43、
44、
45、
46、其中为选择矩阵(将s中的元素列为矢量l，如果li＝j，则<j>i,j＝1，其余元素为0)，为第一项为1，其余项均为0的列矢量，其中为与s具有相同孔径和阵元间距的均匀线阵的导向矢量，d为与s具有相同孔径和阵元间距的虚拟均匀线阵。
47、优选地，在步骤4中，构建虚拟信号接收矩阵如下式所示：
48、xd＝[xd,x,xd,y,xd,xy,xd,yx]
49、＝vdpd+e0nd；
50、其中vd为阵列d的导向矢量矩阵；pd为虚拟能量；<e0>d＝δd,0，δd,0为狄拉克函数，即当d＝0时为1，其余为0；nd为虚拟噪声。
51、优选地，构建空间平滑矩阵的方法为：将d划分为ωl个子阵列，每个子阵列具有ωl个阵元，第n个子阵列的阵元位置为dn＝{(n-1)λ/2,...,(ωl-n)λ/2}，其中n∈{1,2,..ωl}。
52、则每个虚拟阵列的接收信号为：
53、
54、空间平滑矩阵通过下式构建：
55、
56、根据本申请的第二方面，提供一种服务器，包括：存储器和至少一个处理器；
57、所述存储器存储计算机程序，所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述用于极化信号的阵列doa估计方法。
58、根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述用于极化信号的阵列doa估计方法。
59、根据本申请的一个实施例，采用本用于极化信号的阵列doa估计方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，在步骤1中，将朝向x轴极子构成的标量阵的无量化接收信号记为xS,x(t)，朝向y轴极子构成的相应信号记为xS,y(t)，则两个标量阵的无量化接收信号可以表示为：
3.根据权利要求2所述的用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，在步骤2中，使用反正弦法则恢复的具体方式为：
4.根据权利要求3所述的用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，在步骤3中，采用如下公式对协方差矩阵以及互相关矩阵展开为向量形式：
5.根据权利要求4所述的用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，在步骤4中，构建虚拟信号接收矩阵如下式所示：
6.根据权利要求5所述的用于极化信号的阵列DOA估计方法，其特征在于，构建空间平滑矩阵的方法为：将D划分为ωL个子阵列，每个子阵列具有ωL个阵元，第n个子阵列的阵元位置为Dn＝{(n-1)λ/2,...,(ωL-n)λ/2}，其中n∈{1,2,..ωL}；
<...【技术特征摘要】
1.用于极化信号的阵列doa估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于极化信号的阵列doa估计方法，其特征在于，在步骤1中，将朝向x轴极子构成的标量阵的无量化接收信号记为xs,x(t)，朝向y轴极子构成的相应信号记为xs,y(t)，则两个标量阵的无量化接收信号可以表示为：
3.根据权利要求2所述的用于极化信号的阵列doa估计方法，其特征在于，在步骤2中，使用反正弦法则恢复的具体方式为：
4.根据权利要求3所述的用于极化信号的阵列doa估计方法，其特征在于，在步骤3中，采用如下公式对协方差矩阵以及互相关矩阵展开为向量形式：
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文琴，程智勇，牛冠杰，陈朝华，吴敏轩，冯越，陈金星，王姣姣，
申请(专利权)人：联通在线信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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