本文選題：電磁矢量傳感器陣列　切入點(diǎn)：誤差校正　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電磁矢量傳感器陣列是一種能夠獲取電磁信號(hào)極化信息的新型陣列,和普通陣列相比,電磁矢量傳感器陣列具有更好的抗干擾能力和更高的分辨能力。電磁矢量傳感器陣列信號(hào)處理是包含空域和極化域的多維信號(hào)處理,研究電磁矢量傳感器陣列信號(hào)到達(dá)角(DOA)-極化參數(shù)的估計(jì)以及誤差校正具有重要的意義。本文圍繞這一課題的若干熱點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)研究,并把研究重點(diǎn)放在電磁矢量傳感器陣列的稀疏高分辨算法研究。本論文的主旨在于,提出了一系列稀疏電磁矢量傳感器高分辨算法,包括基于虛擬基線的解模糊高分辨算法和基于四元數(shù)模型的高分辨算法,同時(shí)也研究了基于電磁矢量傳感器的誤差校正算法。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:1、提出了電磁矢量傳感器取向誤差(也稱之為指向誤差)、幅相誤差和耦合誤差的估計(jì)與校正補(bǔ)償算法。電磁矢量傳感器取向誤差的校正是利用一個(gè)極化參數(shù)已知而到達(dá)角未知校正源進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和誤差校正,在校正過(guò)程中信號(hào)源發(fā)射天線繞z軸和x軸以90度角進(jìn)行兩次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn),根據(jù)旋轉(zhuǎn)前后的到達(dá)角之間的關(guān)系進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和取向誤差校正。電偶極子組幅相誤差的校正是將待校正電偶極子組繞x軸旋轉(zhuǎn)90度,根據(jù)旋轉(zhuǎn)前后的到達(dá)角關(guān)系估計(jì)幅相誤差和信號(hào)參數(shù)。耦合誤差的校正是建立了簡(jiǎn)單的耦合誤差矩陣模型,通過(guò)矩陣運(yùn)算將耦合誤差矩陣的求解轉(zhuǎn)化為求誤差矩陣中的少數(shù)幾個(gè)變量,大大降低了計(jì)算復(fù)雜度。2、研究了基于稀布陣解模糊的高分辨參數(shù)估計(jì)算法。陣列孔徑越大,波達(dá)方向估計(jì)的精度就會(huì)越高、角度分辨力也會(huì)相應(yīng)的提高,但是當(dāng)孔徑大于信號(hào)的半波長(zhǎng)時(shí),測(cè)向?qū)?huì)出現(xiàn)模糊問(wèn)題。常用的稀疏解模糊方法有長(zhǎng)短基線法、虛擬基線法等。本節(jié)從稀疏解模糊的思想出發(fā),提出了四種電磁矢量傳感器陣列的高分辨算法,首先,利用均勻同心圓環(huán)陣估計(jì)到達(dá)角(Direction of arrival,DOA)和極化參數(shù),通過(guò)小圓環(huán)得到到達(dá)角的粗略而無(wú)模糊的估計(jì),大圓環(huán)得到有模糊的精確估計(jì)值,通過(guò)解模糊得到精確的無(wú)模糊的估計(jì)結(jié)果,從而提高了到達(dá)角的估計(jì)精度。其次,利用稀疏同心半圓環(huán)估計(jì)到達(dá)角和極化參數(shù),建立了稀疏同心半圓環(huán)偶極子對(duì)陣列的測(cè)向解模糊模型,運(yùn)用虛擬基線的思想將空域?qū)蚴噶窟M(jìn)行變換,得到小于半波長(zhǎng)的虛擬短基線進(jìn)行到達(dá)角的粗略估計(jì),利用粗略估計(jì)值實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)基線的解模糊,從而極大地提高了參數(shù)估計(jì)精度,該方法能夠自動(dòng)配對(duì)極化參數(shù)和到達(dá)角,計(jì)算量較小。再次,提出了用于高頻信號(hào)的虛擬圓陣高分辨測(cè)向算法,通過(guò)對(duì)均勻圓陣的陣元與參考陣元間的實(shí)際相位差進(jìn)行一次或多次虛擬變換,獲得無(wú)模糊的虛擬陣元與參考陣元間的相位差,利用虛擬后無(wú)模糊的相位差估計(jì)DOA,然后利用粗略估計(jì)值解原始陣元與參考陣元基線的相位模糊,得到高精度的DOA估計(jì)。最后,提出了一種基于子空間理論的非均勻L型偶極子對(duì)陣列的DOA和極化參數(shù)估計(jì)算法,利用直接采樣和延時(shí)后采樣數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)相關(guān)矩陣,通過(guò)空域?qū)蚴噶康狞c(diǎn)除運(yùn)算得到無(wú)模糊的相位估計(jì),并用來(lái)解導(dǎo)向矢量的相位模糊,從而得到高精度的信號(hào)DOA估計(jì)。3、提出了兩種基于四元數(shù)ESPRIT算法的多參數(shù)聯(lián)合估計(jì)算法。首先研究了正交電偶極子對(duì)L型陣列的頻率、極化和二維DOA聯(lián)合估計(jì)方法,利用兩組同步采樣數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣,由數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣四元數(shù)特征分解并根據(jù)子空間理論得到陣列導(dǎo)向矢量的估計(jì),通過(guò)空域?qū)蚴噶糠謮K運(yùn)算得到x軸方向和y軸方向的方向余弦關(guān)系,從而得到信號(hào)二維DOA估計(jì),通過(guò)四元數(shù)運(yùn)算得到重構(gòu)x軸和y軸方向的電偶極子子陣導(dǎo)向矢量,從而估計(jì)極化參數(shù)。其次,針對(duì)柱面共形陣給出了基于四元數(shù)ESPRIT算法的電磁對(duì)DOA和極化估計(jì)算法,先由信號(hào)子空間理論得到陣列空域?qū)蚴噶?從而進(jìn)一步得到信號(hào)DOA的估計(jì),再通過(guò)陣列導(dǎo)向矢量的四元數(shù)重新表示得到電偶極子子陣導(dǎo)向矢量和磁偶極子子陣導(dǎo)向矢量,根據(jù)它們的關(guān)系得到極化參數(shù)的表示。與基于長(zhǎng)矢量模型的陣列相比,本文所提的基于四元數(shù)模型的電磁矢量傳感器陣列參數(shù)估計(jì)利用較少的計(jì)算量獲得更高的估計(jì)精度,體現(xiàn)了四元數(shù)模型的優(yōu)勢(shì)。大量仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提算法的有效性和可行性。
[Abstract]:The electromagnetic vector sensor array is a new type of array can obtain the electromagnetic signal polarization information, compared with the conventional array of electromagnetic vector sensor array has better anti-jamming ability and higher resolution. The signal processing of electromagnetic vector sensor array is a multidimensional signal processing includes spatial and polarization domain, the research of electromagnetic vector sensor array signal arrival angle (DOA) - polarization parameter estimation and error correction has important significance. Research on some hot issues on this topic in this paper, and the study focused on the sparse electromagnetic vector sensor array high resolution algorithm. The aim of this paper is to put forward a series of sparse, electromagnetic vector sensor high resolution algorithm. Including virtual baseline ambiguity resolution algorithm and high resolution algorithm based on four element based on the model, but also research based on electric magnetic vector 閲忎紶鎰熷櫒鐨勮宸牎姝ｇ畻娉，

本文編號(hào)：1647663