极化敏感阵列的DOA及极化参数降维估计算法

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1、第４４卷第３期应用科技Ｖｏｌ．４４№．３２０１７年６月ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｎ．２０１７ＤＯＩ：１０．１１９９１／ｙｙｋｊ．２０１６０５０１６网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１１９１．ｕ．２０１７０５１９．０６４４．００８．ｈｔｍｌ极化敏感阵列的ＤＯＡ及极化参数降维估计算法曾富红，曲志昱，司伟建哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１摘要：为解决极化ＭＵＳＩＣ算法运算量大的问题，提出了一种适用于极化敏感阵列的秩亏损ＭＵＳＩＣ算法。在

2、极化ＭＵ⁃ＳＩＣ算法的基础上，通过运用矩阵秩亏损原理将谱函数进行降维优化成只与空域参数相关的二维谱函数，大大降低了谱峰搜索过程中的运算量，同时保证了波达方向（ＤＯＡ）估计精度。在获得入射信号的ＤＯＡ之后，通过公式可直接计算得到入射信号的极化参数，具有较低的运算量。通过仿真实验可以验证秩亏损ＭＵＳＩＣ算法存在着较高的估计精度，并通过将其与极化ＭＵＳＩＣ算法的计算复杂度进行对比，可以发现秩亏损ＭＵＳＩＣ算法具有较好的实时性，在入射信号相同并４含有极化信息的条件下，秩亏损ＭＵＳＩＣ算法的计算复杂度相较于极化ＭＵＳＩＣ算法降低了１０数量级。关键

3、词：ＤＯＡ估计；极化敏感阵列；极化ＭＵＳＩＣ算法；秩亏损ＭＵＳＩＣ算法；降维优化；实时性；估计精度中图分类号：ＴＮ９１１．７文献标志码：Ａ文章编号：１００９⁃６７１Ｘ（２０１７）０３⁃０３９⁃０５Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ⁃ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒＤＯＡａｎｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｒｒａｙＺＥＮＧＦｕｈｏｎｇ，ＱＵＺｈｉｙｕ，ＳＩＷｅｉｊｉａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒ

4、ｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭＵＳＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｌａｒｇｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ａｒａｎｋｌｏｓｓＭＵＳＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｒｒａｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭＵＳＩＣａｌｇｏ⁃ｒｉｔｈｍ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍａｔｒｉｘｒａｎｋｌｏｓｓｔｏｒｅｄｕ

5、ｃｅｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｔｗｏ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ⁃ａｌｓｐｅｃｔｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅａｉｒｓｐａｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｕｔａｌｓｏｇｕａｒａｎ⁃ｔｅｅｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＤＯＡ）ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．ＡｆｔｅｒｇｅｔｔｉｎｇｔｈｅＤＯＡｏｆｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｔｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａ⁃ｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

6、ｃａｎｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｆｏｒｍｕｌａｗｈｉｃｈｈａｓｌｏｗｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｈｉｇｈｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｂｅｔｔｅｒｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍ⁃ａｎｃｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭＵＳＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＯＡｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓ

7、ｉｔｉｖｅａｒｒａｙ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭＵＳＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｒａｎｋｌｏｓｓＭＵＳＩＣａｌｇｏ⁃ｒｉｔｈｍ；ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｔｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ电磁波的极化特征是除信号幅度、相位、频率和参数估计的性能得到进一步改善；在一些空间受限波形等信息外，另一个可以利用的重要特征信息。的实际应用场合，如安装在飞行器上的传感器阵列，对极化信息的充分挖掘和利用，有利于提高雷达和电磁矢量传感器更加能够发挥其单天线具有的多分［

8、１－４］通信等系统的性能，因此引起了很多相关领域量结构形式，且对共形阵列的信号处理更加灵活。［５－６］学者的关注。与常规标量阵列相比，极化敏感当在实际工程中所使用的接收天线为共形阵列天线［７－８］阵列的优势