【摘要】：極化信息是電磁波的一種固有屬性。極化敏感陣列不僅可以獲取信號的空域信息,還可以獲取信號的極化信息。在參數(shù)估計中除了信號的DOA(Direction Of Arrival)參數(shù)還引入了極化參數(shù),這使得極化敏感陣列比標(biāo)量陣在陣列信號處理領(lǐng)域更有優(yōu)勢。極化敏感陣列與標(biāo)量陣的不同在于使用了矢量傳感器,目前矢量傳感器主要分為全電磁矢量傳感器和低維殘缺傳感器。但是全電磁矢量傳感器造價高且耦合嚴(yán)重不適合寬帶信號處理,所以本文主要針對正交偶極子展開研究。首先,針對極化MUSIC(Multile Signal Classification)算法進(jìn)行了研究。由于極化敏感陣列比標(biāo)量陣多出了兩維的極化參數(shù),在進(jìn)行信號處理時勢必會提高算法的運算量,所以討論了極化MUSIC算法的降維運算。另外針對極化敏感陣列的性能優(yōu)勢展開了詳細(xì)的論述,通過克拉美-勞下界(Cramer Rao Bound,CRB)分析了信號參量對測量精度的影響,并且通過對測角精度和分辨力的分析闡述了極化敏感陣列相比于標(biāo)量陣的性能優(yōu)勢。其次,針對偶極子組成的均勻線陣使用極化MUSIC算法和極化ESPRIT算法(Estimation of Siganl Parameters via Rotational Invariance Techniques)進(jìn)行DOA估計時存在的缺陷,提出了一種偶極子交叉線性陣列和Ratio-ESPRI算法。這種陣列是由正交偶極子組成的均勻線陣,可以通過雙通道的正交偶極子獲取X、Y、Z三個方向的極化信息。Ratio-ESPRIT算法在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時,沒有單獨的利于極化信息之間存在的極化域相位差或者是空域相位差進(jìn)行DOA估計,而是把極化域相位差和空域相位差聯(lián)合進(jìn)行處理,通過不同相位差的比值直接求出信號DOA和極化參數(shù)。通過實驗仿真證明了可以有效使用均勻線陣實現(xiàn)對信號的二維DOA和極化參數(shù)的聯(lián)合估計,這可以有效節(jié)約天線陣列占用的空間。最后,對極化敏感陣列組成的均勻圓陣進(jìn)行了硬件實現(xiàn)。在硬件實現(xiàn)中使用了多核DSP(Digital Signal Processing)處理器TMS320C6678,核間通信和數(shù)據(jù)傳輸采用了最小使用加共享內(nèi)存的模式實現(xiàn)。由于極化MUSIC算法在做譜估計時會有較大運算量,所以根據(jù)多核DSP的特性對其進(jìn)行了優(yōu)化,搜索的優(yōu)化策略主要為遞進(jìn)式分級搜索加多核并行搜索。
【圖文】：

14圖 2.4 四信源極化敏感陣列參數(shù)估計仿真圖根據(jù)表格 2.2 和圖 2.4 中的仿真結(jié)果對比可以看出，極化 MUSIC 算法可以對多個信源的 DOA 和極化參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合估計，并且信號的 DOA 和極化信息估計譜中譜峰尖銳，該算法具有良好的估計能力。2.4.2 算法的分辨特性與仿真本小節(jié)主要討論了極化 MIUSC 算法在兩個信號不同或者相同 DOA 和極化狀態(tài)下

圖 2.5 聯(lián)合譜分辨特性仿真圖第二種情況為兩個信號的 DOA 相同，極化狀態(tài)不同，那么根據(jù)公式（2-30）2-31）兩個信號的導(dǎo)向矢量可以表示成：( ) ( ) ( )1 1 1 1 1 111, , , ,,a D h （( ) ( ) ( )1 1 2 2 2 211, , , ,,a D h （那么上面兩個導(dǎo)向矢量相加如下：( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )( ) ( )1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 21 1 3 3, , , , , , , , ,, ,a a D h hD h （根據(jù)上式可以看出當(dāng)兩個空間信號的到達(dá)角參數(shù)相同時，兩個入射信號的導(dǎo)向疊加變?yōu)橐粋�入射信號，這時候利用譜估計就不能夠進(jìn)行分辨。仿真結(jié)果如。信號 DOA 相同，極化狀態(tài)不同分辨特性仿真驗證：在信噪比為 20dB，快拍數(shù)為 100 的條件下，輸入兩個信號，入射信源的信息
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.7

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本文編號：2700681