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EMVS互质面阵张量波束成形 被引量:9
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作者 郑航 周成伟 +1 位作者 王勇 史治国 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第2期250-262,共13页
相比于标量传感器均匀阵列,电磁矢量传感器(electromagnetic vector sensor,EMVS)稀疏阵列能够在降低系统软硬件成本的同时感知更大范围、更高维度的空间信号信息,并通过精尖波束扫描实现信源测向性能的综合提升。然而,传统基于矩阵信... 相比于标量传感器均匀阵列,电磁矢量传感器(electromagnetic vector sensor,EMVS)稀疏阵列能够在降低系统软硬件成本的同时感知更大范围、更高维度的空间信号信息,并通过精尖波束扫描实现信源测向性能的综合提升。然而,传统基于矩阵信号建模的波束成形算法难以利用EMVS接收信号的多维结构化信息,且存在由阵元稀疏排布所引入的虚峰干扰问题。为了应对上述挑战,提出了面向EMVS互质面阵的张量波束成形算法,有效利用了空域互质采样的波束分布特性和张量信号处理的优势实现指向性张量波束扫描测向。具体而言,将EMVS互质面阵中稀疏均匀子面阵的接收信号表示为一对涵盖多维度空间电磁信息的高维张量,并从张量信号空域滤波的准则出发,设计面向稀疏均匀子面阵的张量化最小方差无畸变响应优化问题。为了克服由上述优化问题中张量内积项所造成的传统求解方法失效难题,提出通过张量权重的canonical polyadic分解,将原始张量化最小方差无畸变响应优化问题转换为对应波达方向信息维度与极化状态信息维度的子问题,并基于各子问题的局部最优解设计交替迭代求解方法,以获得张量权重的全局最优解。进而,基于张量空间的质数分解唯一性分析,理论证明一对满足互质阵元排布的稀疏均匀子面阵所对应的虚峰具有互不重叠特性,并提出张量波束功率的互质合成处理方法,以此构造具备精尖主瓣且虚峰抵消的张量波束功率图,从而实现多信源空间方位的精准估计。仿真结果验证了所提EMVS互质面阵张量波束成形算法的有效性。 展开更多
关键词 电磁矢量传感器 互质面阵 张量波束成形 互质合成 信源测向
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基于张量的互质面阵信号处理方法
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作者 饶伟 桂宇风 李旦 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期99-109,共11页
针对由2个稀疏均匀矩形阵列(URA)构成的互质面阵(CPPA),提出了一种基于张量代数的阵列信号处理方法,以提高阵列自由度。首先,对CPPA中的2个URA进行拆分,将这2个URA的接收信号表示成2个张量;然后将其互相关结果处理成一个虚拟阵列的接收... 针对由2个稀疏均匀矩形阵列(URA)构成的互质面阵(CPPA),提出了一种基于张量代数的阵列信号处理方法,以提高阵列自由度。首先,对CPPA中的2个URA进行拆分,将这2个URA的接收信号表示成2个张量;然后将其互相关结果处理成一个虚拟阵列的接收信号张量。分析表明,所提方法可将一个具有2L2-1个物理阵元的CPPA转换成一个具有(L+1)^4/16个阵元的虚拟稀疏非均匀面阵。针对该虚拟面阵,给出了利用张量分解从其接收信号张量中估计入射信号二维波达角的方法,以避免二维谱峰搜索。与文献报道的互质面阵信号处理方法相比,所提方法将阵列自由度从L^2提升至[(L+1)^4/16]+1,并具有更好的信号波达角估计性能及较低的计算复杂度,仿真结果证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 互质面阵 二维波达角估计 张量分解 自由度
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基于双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计 被引量:3
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作者 张彦奎 王大鸣 +3 位作者 耿卫 巴斌 许海韵 代正亮 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期576-583,共8页
针对谱峰搜索的二维波达方向估计中现有算法复杂度高,精度受搜索间隔影响较大的问题,给出了一种双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计算法,实现了俯仰角和方位角的低复杂、高精度、无模糊联合估计.该方法首先将互质阵列引入到二维波... 针对谱峰搜索的二维波达方向估计中现有算法复杂度高,精度受搜索间隔影响较大的问题,给出了一种双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计算法,实现了俯仰角和方位角的低复杂、高精度、无模糊联合估计.该方法首先将互质阵列引入到二维波达方向估计中,构造互质平面阵模型,然后采用两次旋转不变传播算子方法计算出不同阵列流型方向上的旋转因子矩阵,根据旋转因子矩阵解算出目标信号的俯仰角和方位角,同时利用互质理论消除了稀疏阵列角度估计的不确定性,证明了互质阵列模型下采用双向传播算子方法进行俯仰角和方位角估计的无模糊性.对算法的复杂度进行理论分析,并给出了平面阵列角度估计的克拉美罗界推导.理论分析与仿真结果表明,算法不需要进行角度匹配和谱峰搜索,在相同条件下的均方根误差性能优于均匀平面阵的多重信号分类算法,并且以较低的复杂度无模糊的达到了高维网格搜索的精度. 展开更多
关键词 互质面阵 传播算子 波达方向 克拉美罗界
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面向二维波达方向估计的无孔洞互质面阵设计
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作者 刘军 张华乐 +3 位作者 冯宝 卞宇翔 韩盛欣来 张小飞 《数据采集与处理》 2024年第6期1399-1409,共11页
针对传统互质平面阵列(Coprime planar array, CPA)结构在使用其差分共阵(Difference coarray,DCA)进行二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计时存在孔洞,因此损失可用连续自由度的问题,本文提出了一种无孔洞互质面阵(Hole?free c... 针对传统互质平面阵列(Coprime planar array, CPA)结构在使用其差分共阵(Difference coarray,DCA)进行二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计时存在孔洞,因此损失可用连续自由度的问题,本文提出了一种无孔洞互质面阵(Hole?free coprime planar array,HFCPA)结构。这种面阵由无孔洞互质线阵分别沿x轴和y轴扩展得到,其DCA为无孔洞的矩形阵。此外,本文还给出了最佳HFCPA结构,以充分放大可用的连续自由度。仿真结果表明,与现有互质面阵结构相比,所提面阵结构在连续自由度数量、虚拟化效率和二维DOA估计性能方面具有优越性。 展开更多
关键词 互质面阵 阵列设计 二维波达角 无孔洞差分共阵
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互质阵中空间谱估计研究进展 被引量:9
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作者 张小飞 林新平 +1 位作者 郑旺 翟会 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期635-644,共10页
阵列信号处理技术是信号处理领域一个重要分支,广泛应用于雷达、声呐、水电天文等领域。空间谱估计是阵列信号处理中一个主要研究热点,为了避免角度模糊,要求阵元间距要小于等于载波波长的一半。互质阵突破半波长的限制,其阵元间距一般... 阵列信号处理技术是信号处理领域一个重要分支,广泛应用于雷达、声呐、水电天文等领域。空间谱估计是阵列信号处理中一个主要研究热点,为了避免角度模糊,要求阵元间距要小于等于载波波长的一半。互质阵突破半波长的限制,其阵元间距一般大于半波长。因此,互质阵能够在阵元数固定的情况下,获得更大的阵列孔径。互质阵空间谱估计算法可以利用互质特性辨识目标源,且能够获得更高的测向精度与分辨率。互质阵空间谱估计研究逐渐成为当今阵列信号处理领域的热点。本文总结了互质线阵与互质面阵下的空间谱估计的研究进展,分析了互质阵列相对于普通均匀阵列在阵列孔径扩展以及提高空间自由方面的优势。仿真结果展现了互质阵下高效的波达方向估计性能。 展开更多
关键词 互质线阵 互质面阵 空间谱估计 波达方向估计
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Blind Joint DOA and Polarization Estimation for Polarization Sensitive Coprime Planar Arrays via a Fast-Convergence Quadrilinear Decomposition Approach
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作者 XU Xiong SHEN Jinqing +1 位作者 ZHU Beizuo ZHANG Xiaofei 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2020年第5期778-786,共9页
The problem of joint direction of arrival(DOA)and polarization estimation for polarization sensitive coprime planar arrays(PS-CPAs)is investigated,and a fast-convergence quadrilinear decomposition approach is proposed... The problem of joint direction of arrival(DOA)and polarization estimation for polarization sensitive coprime planar arrays(PS-CPAs)is investigated,and a fast-convergence quadrilinear decomposition approach is proposed.Specifically,we first decompose the PS-CPA into two sparse polarization sensitive uniform planar subarrays and employ propagator method(PM)to construct the initial steering matrices separately.Then we arrange the received signals into two quadrilinear models so that the potential DOA and polarization estimates can be attained via quadrilinear alternating least square(QALS).Subsequently,we distinguish the true DOA estimates from the approximate intersecting estimations of the two subarrays in view of the coprime feature.Finally,the polarization estimates paired with DOA can be obtained.In contrast to the conventional QALS algorithm,the proposed approach can remarkably reduce the computational complexity without degrading the estimation performance.Simulations demonstrate the superiority of the proposed fast-convergence approach for PS-CPAs. 展开更多
关键词 polarization sensitive arrays coprime planar arrays direction of arrival(DOA)estimation polarization estimation quadrilinear decomposition fast convergence
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