矢量傳感器陣列的信號DOA和極化參數(shù)估計算法研究.pdf

1、電磁波的極化信息是信號處理領域方面一個非常重要的信號參數(shù)特征信息。矢量傳感器能夠以矢量的方式觀測信號電場和磁場的信息，由它所構成的陣列根據(jù)其內部陣元極化選擇匹配特性的多元化可以提取到信號更為細致的微觀結構信息。因此，矢量傳感器陣列在雷達、通信、地震勘探、射電天文和醫(yī)學影像等現(xiàn)代高科技領域有極為廣泛的應用前景，引起了眾多學者對其的研究熱潮。對電磁波極化信息的提取和合理利用，能夠提高雷達對誘餌的識別能力，有利于提升雷達通信系統(tǒng)的整體性能。本

2、文就信號的波達方向和極化參數(shù)聯(lián)合估計方面進行研究，主要完成了以下工作內容：
　　第一部分，研究了電磁波的極化和矢量傳感器構型的基礎理論知識。首先研究了電磁波極化的數(shù)學表示，就其數(shù)學特征將電磁波分為完全極化和部分極化電磁波，并研究了它們之間的內在聯(lián)系；其次介紹了矢量傳感器陣列的空間模型和數(shù)學表示，并對其進行分類；最后就本文研究重點對信號進行假設，完整建立起矢量傳感器陣列的信號接收模型并推導了信號參數(shù)估計的克拉美羅下界值，說明其相比于

3、標量陣列的優(yōu)越性。
　　第二部分，研究了完整電磁矢量傳感器的陣列接收模型以及信號DOA和極化參數(shù)估計算法。首先，構建了完整六維共點矢量傳感器的信號接收模型，運用時間ESPRIT算法得出信號的頻率和信號導向矢量矩陣，結合電磁矢量傳感器特有的矢量叉乘關系得出信號的DOA和極化參數(shù)信息；其次，為了得到更高精度的信號DOA信息，減小矢量陣元之間互耦影響，構建了分離式電磁矢量傳感器的陣列模型，利用相位干涉儀測向方法得出周期性模糊高精度方向余

4、弦，同時由矢量叉乘方法得到的信號DOA粗估計值和極化狀態(tài)角信息，利用解模糊算法得出信號的高精度DOA信息；最后用MATLAB軟件進行仿真實驗驗證了兩種陣型極化測向方法的有效性。
　　第三部分，研究了L型殘缺矢量傳感器陣列DOA和極化參數(shù)聯(lián)合估計算法。首先，構建兩種L型陣列模型，一種由電偶極子和小磁環(huán)組成的非均勻L型稀疏陣列，另一種僅由電偶極子構成的改進L型均勻稀疏矢量傳感器陣列，利用ESPRIT算法、極化分集接收理論和相位干涉儀測