基于極化敏感陣列的參數(shù)估計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，成為近些年來的熱點研究課題之一。然而目前針對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，沒有過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。針對這一問題，本文主要針對極化陣列參數(shù)估計和波束形成的方法展開研究，充分利用電偶極子對的正交結(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)估計和波束形成的方法，并通過計算機(jī)仿真給出了

2、實驗結(jié)果。
　　針對極化陣列參數(shù)估計，同時考慮入射非相干和相干信源的情況。針對非相干信源，給出了常見的Lv-Music和極化ESPRIT參數(shù)估計算法，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。計算機(jī)仿真結(jié)果表明基于四元數(shù)的方法多參數(shù)估計性能優(yōu)于基于復(fù)數(shù)的方法。針對相干信源，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噪聲的適應(yīng)性。
　　針對極化陣列波束形成，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)約束和零點約束條件下的最優(yōu)加權(quán)矢量，并通過仿真驗證不同約束條件對聯(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。計算機(jī)仿真結(jié)果表明，Q-APES算法在目標(biāo)信號功率較大、快拍數(shù)較少、干擾與目標(biāo)信號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分量之間互耦的影響，降低硬件實現(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)特點完成了參數(shù)估計和波束形成方法的理論推導(dǎo)，并與兩分量共點極化陣列和傳統(tǒng)的