拉伸偶極子陣列信號(hào)定位和極化參數(shù)估計(jì).pdf

1、電磁矢量傳感器陣列信號(hào)處理，作為信號(hào)處理的一個(gè)重要分支，是目前學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。電磁矢量傳感器(EMVS)由于能夠感知電磁波的極化特性，與標(biāo)量傳感器相比，在波達(dá)方向(DOA)和極化參數(shù)估計(jì)方面有突出的優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)的電磁矢量傳感器的各個(gè)天線共點(diǎn)放置，存在嚴(yán)重的互耦作用，且實(shí)現(xiàn)起來(lái)復(fù)雜昂貴，制約了在實(shí)際工程中的應(yīng)用。為了解決以上問(wèn)題，近幾年提出了拉伸電磁矢量傳感器(SS-EMVS)，這種非共點(diǎn)式的空間結(jié)構(gòu)將各個(gè)天線分開(kāi)放置，使其具有較低

2、的耦合性和相對(duì)提高的天線孔徑，近年來(lái)受到更多關(guān)注。然而，共點(diǎn)或非共點(diǎn)的電磁矢量傳感器均需要用到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的全部六個(gè)分量，而實(shí)際上，電偶極子與小磁環(huán)的響應(yīng)并不一致，這將會(huì)導(dǎo)致參數(shù)估計(jì)的性能下降。另一方面，現(xiàn)有的電磁矢量傳感器空間結(jié)構(gòu)均適用于遠(yuǎn)場(chǎng)源信號(hào)定位，而針對(duì)近場(chǎng)源定位問(wèn)題，尚無(wú)適宜的傳感器空間結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的定位方法。基于以上考慮，本文設(shè)計(jì)了兩類(lèi)僅包含電偶極子或僅包含磁小環(huán)的陣列空間結(jié)構(gòu)，使其同樣滿足叉積測(cè)角性質(zhì)，并提出了相應(yīng)的DOA和極

3、化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)的算法。另外，基于所提出的拉伸偶極子陣列，提出了一類(lèi)不同于傳統(tǒng)方法的多數(shù)據(jù)集模型的近場(chǎng)源定位方法，致力于解決三維空間中任意位置的近場(chǎng)源定位問(wèn)題。本文的主要內(nèi)容歸納如下:
　　提出了兩類(lèi)拉伸偶極子陣列:拉伸四元偶極子陣列(SS-Quad)和拉伸五元偶極子陣列(SS-Quint)，分別由非共點(diǎn)放置的四/五個(gè)偶極子天線構(gòu)成，既克服了天線間的互耦作用，擴(kuò)展了陣列孔徑，還避免了電場(chǎng)和磁場(chǎng)響應(yīng)不一致的問(wèn)題。更重要的是，該陣列同樣

4、滿足矢量叉積的測(cè)角結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還提出了相應(yīng)的基于矢量叉積和優(yōu)化方法的DOA和極化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)算法，并計(jì)算了各參數(shù)估計(jì)的卡拉美羅下界(CRB)，從理論上分析了該陣列的性能，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，從不同角度來(lái)驗(yàn)證采用該陣列進(jìn)行DOA和極化參數(shù)估計(jì)的有效性。
　　提出了基于拉伸偶極子陣列的近場(chǎng)源定位算法。該算法不僅可以定位三維空間中任意位置的多個(gè)近場(chǎng)源，且陣列的空間結(jié)構(gòu)可任意設(shè)置，更具有實(shí)際意義。將傳統(tǒng)的近場(chǎng)源定位問(wèn)題近似成多個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)源的DOA