电力检修|极化分布源模型及角度估计

   日期:2016-01-20     来源:建材之家    作者:安防之家    浏览:23    评论:0    
核心提示:极化分布源模型及角度估计>熊维族,叶中付(中国科学技术大学信息科学技术学院,合肥,230027)引言  为提高雷达在恶劣电磁环境下的精度和分辨能力,有效对抗隐形目标和反辐射导弹,其有效方式之一是利用极化信号和无源工作环境的雷达,比如使用阵列天线的雷达。对使用阵列天线的雷达,由于雷达所处的环境的复杂性,导致传统的点源理论的失效,为此提出了分布源理论[1,2]。点源的极化问题已有较多文献讨论,如文[3

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安防之家讯:cript>极化分布源模型及角度估计>熊维族,叶中付(中国科学技术大学信息科学技术学院,合肥,230027)

引言
为提高雷达在恶劣电磁环境下的精度和分辨能力,有效对抗隐形目标和反辐射导弹,其有效方式之一是利用极化信号和无源工作环境的雷达,比如使用阵列天线的雷达。对使用阵列天线的雷达,由于雷达所处的环境的复杂性,导致传统的点源理论的失效,为此提出了分布源理论[1,2]。点源的极化问题已有较多文献讨论,如文[3~5],它们指出,极化的引入,提高了角度估计的精度和分辨能力。但对分布源,由于其复杂性,据作者所知,目前还未见公开文献报道。
本文通过对“分布源是在一定空间分布的多个点源信号的叠加”的分析,在文[5,6]的基础上,提出了极化分布源模型和一阶近似的极化分布源模型。对极化分布源模型,直观看来,可将极化参数等同视为角度参数,从而可用NSF[3]等方法求解。但该方法未利用极化参数为线性参数(如同信号功率参数一样),从而增加了搜索空间维数。为减少搜索空间维数,文中提出只搜索角度空间求解到达角,对极化参数通过求解线性方程组获得;对一阶近似的极化分布源模型,利用ESPRIT类算法[7]求解到达角,极化参数同样通过求解线性方程组获得。
1 普通分布源模型
对p个互不相关的窄带分布源入射至M元均匀线阵,在多径传播模型下,第k个阵元接收信号为

其中:si(t)为第i个入射分布源;Li(t)为第i个分布源的多径数;gni(t)和αni(t)分别为第i个分布源的多径系数幅度和相位;d为阵元间距;λ为载波波长;θ0i为第i个分布源的中心角;θni为第i个分布源的第n条多径偏离中心角的角度;nk(t)为第k个阵元的接收噪声,以第一阵元为参考阵元。
由于分布源的多径数目大,其到达角在一范围内连续分布,故可用参数类函数描述阵列接收信号为[2]

置,n(t)为阵列接收的时空白噪声。
对相干分布源,阵列协方差阵为

在此基础上,将极化引入分布源模型。
2 单个极化分布源模型
为分析问题简单起见,仅考虑一分布源平面入射到一M元均匀线阵,极化参数为(ε,η)。将其推广至空间入射分布源是很直观的。
文[6]指出,雷达中目标的极化信号是目标的散射中心的叠加。分布源实质上是在一定空间分布的多个点源的叠加(见式(1))。因而在空间分布角比较小[1,8],且满足远场和带限条件,由文[5]得到对单个分布源,阵列接收的(电场)信号为


从而对相干分布源,阵列协方差阵为


将该线阵平移dm后得到另一M元均匀线阵,且两阵完全相同,分别记为第一线阵、第二线阵。则第二线阵的接收信号为

3 单个极化分布源一阶展开模型
采用文[7]方法,分别对上述两阵的接收信号进行一阶展开,得到如下结果




第一线阵与第二线阵接收信号的互协方差阵为


第一线阵与第二线阵接收信号的互协方差阵为

4 多个互不相关分布源情形
将式(5)推广至多个分布源情形

将式(8)推广至多个分布源情形

将式(10)推广至多个分布源情形

可见,式(20,21)构成了典型的ESPRIT形式,故可用ESPRIT类方法求解。


σθi≠0)为第i个分布源的分布角方差;对点源和相干分布源,σθi≡0。
一阶近似模型下第一线阵与第二线阵的互协方差阵为

5 极化分布源模型的一般说明
5.1 一阶近似的极化分布源模型
从第二、三节推导可得,一阶近似极化分布源模型对角度分布是盲的,且对分布源是否相干与独立不敏感,从而提高了算法的鲁棒性。
5.2 可辨识性问题
如同文[3]分析的那样,对点源一维角估计问题,极化的增加,导致系统自由度下降一维,从而对M元阵列[1][2]下一页
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