[发明专利]一种锥面共形阵列盲极化波达方向估计方法

说明书

本发明提供一种锥面共形阵列盲极化波达方向估计方法，包括下列步骤：步骤一：对锥面共形阵列天线快拍进行数据建模；步骤二：实值盲极化波达方向估计方法。新算法将子空间估计过程实值化处理，通过子阵分割设计解决了协方差矩阵分裂引起的“镜像模糊”问题，并推导了参数估计的克拉美—罗界，所提算法在保证DOA估计精度的前提下降低了算法复杂度。

技术领域

本发明涉及信号与信息处理技术，具体涉及一种锥面共形阵列盲极化波达方向估计方法。

背景技术

在现代无线通信系统中，共形阵列天线由于能够与飞机、导弹以及卫星等高速运行的载体平台表面相共形，且并不破坏载体的外形结构及空气动力学等特性，成为天线领域的一个研究热点。其中，来波信号极化特征与方位信息的耦合是共形阵列天线估计的难点，共形阵列波达方向(direction of arrival,DOA)估计大都采用旋转不变子空间算法(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)，将来波信号的二维角参数与极化参数解耦合，以达到不考虑极化参数，实现高分辨方位估计的效果，但此类算法的子空间估计涉及复值矩阵特的征值分解，计算量庞大的问题较为突出。高效超分辨算法致力于减少系统的复杂度和算法的运算量，以满足应用系统对多信源实时测向的需求，实值/半实值类算法就是其中的典型代表，实现超分辨算法实值化最具代表性的方法是基于阵列接收数据协方差阵的酉变换技术，文献充分利用中心对称阵列输出数据协方差矩阵为艾米特中心对称矩阵的特性，通过数据变换，将复数运算转换为实值运算，可将运算量缩减了75％。另外，协方差矩阵分裂估计对实值运算和阵列结构的任意性进行折衷，进而发展了两种全新的基于半实值运算的超分辨算法，摆脱了算法对阵列结构的依赖性，但还存在镜像方位的模糊问题，需要在算法应用过程中进一步处理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提出一种锥面共形阵列盲极化波达方向估计方法。

本发明是通过如下方式实现的：

一种锥面共形阵列盲极化波达方向估计方法，包括下列步骤：

步骤一：对锥面共形阵列天线快拍进行数据建模；

步骤二：实值盲极化波达方向估计方法。

进一步，所述的步骤一具体包括下述步骤：

Step 1)利用锥面共形阵列的对称性，将锥面共形阵列划分为多个子阵，每一子阵的波达方向估计算法均相同；在锥面共形阵列的圆锥面的母线上划分l₁，l₂，l₃三个子阵，每个子阵上有m个阵元均匀分布，并且处于同一条母线上的相邻阵元间距为λ/2，其中，λ为入射信号波长；子阵l₁，l₂，l₃在全局坐标系XOY面上进行投影，三条母线与X轴顺时针的旋转方向的夹角分别为α₁，α₂，α₃，且α₁＝π-α₃，α₂∈(α₁，α₃)，以上子阵设置可实现方位角的估计，将整个圆锥上的多个子阵综合起来，实现的方位角估计；

Step 2)由共形阵列天线快拍数据建模方法，得锥面共形阵列的导向矢量为：

式(1)中，r_i为第i个阵元在全局坐标系中对单位强度来波信号的响应，G_i为第i个阵元在全局坐标系中的位置矢量，u为来波信号的方向矢量，θ和φ分别为来波信号相对于全局坐标系的俯仰角和方位角，j为虚数；

当有n个来波信号时，阵列的流形矩阵为：