基于極化敏感陣列的參數(shù)估計(jì)及波束形成算法研究.pdf

1、極化敏感陣列(PSA)可以獲取入射電磁波的極化狀態(tài)，相比于標(biāo)量陣列其具有諸多性能優(yōu)勢(shì)，成為近些年來(lái)的熱點(diǎn)研究課題之一。然而目前針對(duì)極化陣列的處理方法，大多是傳統(tǒng)陣列處理方法的直接拓展，沒(méi)有過(guò)多利用極化陣列的特殊流型結(jié)構(gòu)，極化陣列處理的性能還有待進(jìn)一步提高。針對(duì)這一問(wèn)題，本文主要針對(duì)極化陣列參數(shù)估計(jì)和波束形成的方法展開研究，充分利用電偶極子對(duì)的正交結(jié)構(gòu)，且基于一種分布式極化陣列布陣模型給出了參數(shù)估計(jì)和波束形成的方法，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真給出了

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　針對(duì)極化陣列參數(shù)估計(jì)，同時(shí)考慮入射非相干和相干信源的情況。針對(duì)非相干信源，給出了常見(jiàn)的Lv-Music和極化ESPRIT參數(shù)估計(jì)算法，并利用兩分量陣列的流型結(jié)構(gòu)，基于四元數(shù) Music方法完成了參數(shù)估計(jì)。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明基于四元數(shù)的方法多參數(shù)估計(jì)性能優(yōu)于基于復(fù)數(shù)的方法。針對(duì)相干信源，給出了極化陣列空間平滑和極化平滑解相干算法，并給出了二者的改進(jìn)方法。仿真結(jié)果表明文中改進(jìn)算法具有更低的參數(shù)估計(jì)均方根誤差和更好的角度

3、分辨力，且改進(jìn)的極化平滑算法還具有對(duì)噪聲的適應(yīng)性。
　　針對(duì)極化陣列波束形成，介紹了聯(lián)合濾波的原理和準(zhǔn)則，給出了常規(guī)的波束形成和基于四元數(shù)的波束形成方法?；谔卣骺臻g的思想，推導(dǎo)了導(dǎo)數(shù)約束和零點(diǎn)約束條件下的最優(yōu)加權(quán)矢量，并通過(guò)仿真驗(yàn)證不同約束條件對(duì)聯(lián)合濾波波束方向圖和濾波性能的影響。利用兩分量極化陣列共點(diǎn)分量之間固有的正交特性，推導(dǎo)了基于四元數(shù)的波束形成，包括Q-MVDR和Q-APES算法，給出了算法的理論推導(dǎo)得到了最優(yōu)加權(quán)矢量的

4、表達(dá)式。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，Q-APES算法在目標(biāo)信號(hào)功率較大、快拍數(shù)較少、干擾與目標(biāo)信號(hào)相干的情況下都具有穩(wěn)定的波束圖，且在極化陣列存在指向誤差時(shí)也表現(xiàn)具有一定的穩(wěn)健性。
　　為了有效減少極化陣列共點(diǎn)分量之間互耦的影響，降低硬件實(shí)現(xiàn)的成本和算法處理的復(fù)雜度，考慮將兩分量極化陣列陣元各分量在空間交替分散放置。給出了一種分布式極化陣列的布陣模型，利用其流型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)完成了參數(shù)估計(jì)和波束形成方法的理論推導(dǎo)，并與兩分量共點(diǎn)極化陣列和傳統(tǒng)的