雙極化面陣的快速波達方向估計算法

韓樂天 司偉建 曲明超

引用格式：韓樂天，司偉建，曲明超.雙極化面陣的快速波達方向估計算法［J］.航空兵器，2023，30（1）：120-126.

HanLetian，SiWeijian，QuMingchao.AFastEstimationAlgorithm-for-theDirection-of-ArrivalofDoublePolarizedSurfaceArrays［J］.AeroWeaponry，2023，30（1）：120-126.（inChinese）

摘要：針對目前極化敏感面陣空域-極化域聯合譜估計運算量大、耗時長的問題，提出一種降維求根MUSIC（MultipleSignalClassification）優化算法。通過對接收信號進行降維處理，提出新的求解模型將傳統四維MUSIC轉化為兩個一維求根MUSIC求解空域波達方向和引用已求解出的空域信息結合拉格朗日乘子法解決來波信號極化信息估計問題。相比傳統的4D-MUSIC和秩虧MUSIC，所提算法在不損失估計精度的前提下提高了運算速度，降低了運算復雜度，無需譜峰搜索過程，消除了因搜索步長而導致的量化誤差。對日后大規模陣列計算及MIMO（MultipleInputMultipleOutput）雷達引入提供快速求解方法。仿真實驗表明，所提算法在低信噪比0dB下空域誤差約為0.85°，速度相比秩虧MUSIC提升了約64.7％，驗證了該算法的有效性和高精度性。

關鍵詞：極化敏感面陣；空域-極化域聯合譜估計；MUSIC；MIMO;拉格朗日乘子法;信號處理

中圖分類號：TJ760

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5048（2023）01-0120-07

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0112

0引言

波達方向（Direction-of-Arrival，DOA）技術，是一門空域信號處理技術，利用天線陣列得到的空間電磁場信息來估計來波方向，隨著電磁環境日益復雜，標量傳感器陣列無法滿足測向系統的要求。由電磁矢量傳感器構成極化敏感陣列，以矢量形式接受電磁波信號，可以同時獲得入射方向的空域信息和極化信息［1-3］，有效地提高陣列信號處理的整體性能，改善了空間源信號多維參數估計、自適應波束形成［4-5］等性能，還可利用期望信號和噪聲信號在極化域的不同，進行降噪濾波［6］。……