[发明专利]基于失配偶极子模型的电磁波参数估计方法、系统、计算机存储介质与设备、阵列天线

说明书

本发明针对的技术问题，提出了一种基于失配偶极子模型的电磁波参数估计方法，本发明在实际中普遍为长偶极子的条件下，仍然能够保留短偶极子的简易性，使用了短偶极子的估算方法在模型失配的情况下进行准确的参数估计；摒弃了传统MUSIC谱估计算法需要极大计算量及进行全局谱峰搜索的缺点，同时保留了其高分辨力的优点；可以在入射信号为单频信号或者窄带信号的情况下仍能准确工作，同时不需要知道L和λ的具体值，只需要知道L/λ即可，具有强适应性；具有更好的准确性，能保持在最优性能的CRB界上；另外，现有技术在球坐标中只能在1/4区域工作，而本发明则可以在完整的球坐标中运作。

技术领域

本发明涉及电磁波信号处理技术领域，具体涉及阵列信号处理中的定位估计技术，更具体地，涉及一种基于失配偶极子模型的电磁波参数估计方法。

背景技术

阵列信号处理是电磁波信号处理领域的一个重要分支；定位估计作为阵列信号处理的一个重要研究方向，在理论还是应用中都有较高的实用性。完全极化电磁波中具有三维电场信息，其中就包含了定位参数：仰角θ和方位角φ(估计出这两个定位参数就可以确定入射电磁波的方向，从而达到定位目的)以及极化参数：辅助极化角γ和极化相位差η(极化参数需要适配，以防止估计失效)。随着阵列天线的发展，波达方向(Direction ofArrival，DOA)估计作为阵列信号的重要组成部分，其精度要求越来越高。而传统阵列往往是由单极化传感器组成，对于电磁波信号仅能识别一维平面信息，常常忽略了电磁波中的极化信息，所以传统阵列需要特定的空间放置才能采集数据，具有一定局限性。偶极子阵列具有高效的优点，由于每个偶极子组是由三个空间正交的偶极子所构成，且能够接收到电磁波中完备的电场信息，所以单个的偶极子组就能够获取DOA参数和极化参数的信息。

在对偶极子阵列进行信号估计的现有技术中，都是针对短偶极子(L/λ＜0.1)的模型进行估计(L为天线长度，λ为入射电磁波信号的波长，L/λ被称为电有效长度，该值非定值)；例如公开日为2017.07.28的中国发明申请：一种单偶极子极化敏感旋转阵列DOA与极化参数联合估计方法中，就使用了理想化的短偶极子模型。

但是，在实际应用中的偶极子往往都是长偶极子(L/λ∈[0.1,1])，这就导致了短偶极子估计在实际中是有一定误差的；另外，上述现有技术中使用的谱峰搜索需要极大计算量；而且该现有技术的方案不能同时估计θ、φ、γ、η这四个参数，需要已知DOA参数真实值或者极化参数真实值才能工作。因此，局限性较为明显。

发明内容

针对现有技术的局限，本发明提出一种基于失配偶极子模型的电磁波参数估计方法，本发明采用的技术方案是：

一种基于失配偶极子模型的电磁波参数估计方法，包括以下步骤：

S1，获取目标阵列的长偶极子模型以及目标阵列待处理的接收信号；

S2，从所述接收信号中分离出所述接收信号待估计的阵列流形以及方向矢量；

S3，根据所述阵列流形以及方向矢量，采用短偶极子估算方法对所述长偶极子模型进行估计，获得所述接收信号的电磁波参数模糊值；

S4，通过构造协方差矩阵，获取所述接收信号的噪声空间；根据所述噪声空间构造所述接收信号的空间谱函数；

S5，根据所述空间谱函数，运用迭代算法对所述电磁波参数模糊值进行修复，以修复结果作为所述接收信号的电磁波参数估计值。

相较于现有技术，本发明在实际中普遍为长偶极子的条件下，仍然能够保留短偶极子的简易性，使用了短偶极子的估算方法在模型失配的情况下进行准确的参数估计；摒弃了传统MUSIC谱估计算法需要极大计算量及进行全局谱峰搜索的缺点，同时保留了其高分辨力的优点；可以在入射信号为单频信号或者窄带信号的情况下仍能准确工作，同时不需要知道L和λ的具体值，只需要知道L/λ即可，具有强适应性；具有更好的准确性，能保持在最优性能的CRB界上；另外，现有技术在球坐标中只能在1/4区域工作，而本发明则可以在完整的球坐标中运作。