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电磁矢量传感器取向误差校正和干扰抑制研究

作　者: 游娜
导　师: 王兰美
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 极化敏感阵列电磁矢量传感器误差校正自适应旁瓣对消自适应波束形成
分类号: TP212.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文研究了电磁矢量传感器的阵元取向误差校正和几种空频极化域联合滤波方法。提出了两种电磁矢量传感器阵元取向误差校正方法，研究了基于偶极子组／电磁矢量传感器等矢量天线的极化．空域联合旁瓣对消方法，以及空频极化域联合进行滤波的稳健波束形成方法。首先研究了电磁矢量传感器的取向误差校正方法，提出了两种校正取向误差的新方法。根据校正源在参考阵元与误差阵元处Poyntlng矢量之间的差异，求解出误差阵元的校正矩阵，再依据阵列流形进一步得到阵列采样数据的校正矩阵，从而对阵列中存在的取向误差进行校正。然后提出了取向误差矩阵在一阶Taylar近似情况下的两种估计方法：利用一个参数未知的信号源，根据理想的和存在取向误差的电磁矢量传感器测得的Poyntlng矢量间的关系，得到取向误差的计算公式。文中方法所采用的信号源数目较少，且无需搜索，降低了电磁矢量传感器阵列校正的复杂度。其次详细研究了主天线和辅助天线分别采用三正交偶极子组(或小磁环组)和电磁矢量传感器时，自适应旁瓣对消系统的的对消性能。极化滤波能充分利用极化信息，可以减小辅助天线内的目标信号分量以提高干信比，从而提高自适应旁瓣对消系统性能。仿真结果证明，多维极化空域联合滤波性能远远高于普通极化对消系统，尤其接收天线使用电磁矢量传感器时，由于得到了电磁波的完备极化空域信息，可以更好地区分信号和干扰，对消比得到大幅提高。最后研究了空频极化域联合滤波的稳健波束形成方法。利用线性约束最小方差准则，将空频极化域联合信息应用到稳健的capon波束形成方法中，根据实际信号的导向矢量在信号子空间有最大投影这一规律，搜索出期望信号的最优导向矢量估计值和最优滤波权向量。然后改变约束条件，利用拉格朗日乘子法求解最接近实际期望信号的导向矢量，提出一种改进的的稳健波束形成算法。两种方法都能充分利用信号和干扰在三个域的信息，更好地抑制干扰。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景和意义  9-11
  1.2 本文的主要工作  11-13
第二章极化敏感阵列的理论基础  13-31
  2.1 电磁波极化基础知识  13-22
    2.1.1 时谐电磁波  13-14
    2.1.2 极化的概念和分类  14-15
    2.1.3 电磁波极化表征  15-19
    2.1.4 天线的极化和接收  19-22
  2.2 极化敏感阵列简介  22-24
    2.2.1 极化敏感传感器  22-23
    2.2.2 极化敏感阵列  23-24
  2.3 极化敏感阵列的电磁信号接收模型  24-30
    2.3.1 电磁信号的空间极化矢量表达式  25-26
    2.3.2 阵元的接收  26-27
    2.3.3 阵列接收模型  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章电磁矢量传感器取向误差校正  31-43
  3.1 电磁矢量传感器取向误差简介  31-34
    3.1.1 取向误差的形成  32
    3.1.2 采样数据的校正过程  32-34
  3.2 电磁矢量传感器阵列取向误差校正与补偿  34-37
    3.2.1 误差矩阵的求解  34-36
    3.2.2 计算机仿真与分析  36-37
  3.3 基于Taylor近似的矢量传感器取向误差校正  37-40
    3.3.1 Taylor近似误差矩阵的求解  37-39
    3.3.2 Taylor近似法计算机仿真与分析  39-40
  3.4 本章小结  40-43
第四章极化域空域自适应对消方法研究  43-57
  4.1 引言  43-45
  4.2 对消系统模型  45-48
    4.2.1 相关基础知识  45-46
    4.2.2 旁瓣对消系统简易模型  46-48
  4.3 极化空域联合对消方法研究  48-55
    4.3.1 辅助天线使用三正交偶极子(或磁环组)的极化对消研究  48-51
    4.3.2 主、辅天线均使用三正交偶极子(或磁环组)的极化对消研究  51-53
    4.3.3 使用电磁矢量传感器时的极化对消研究  53-55
    4.3.4 多种不同天线组合下对消结果比较  55
  4.4 本章小结  55-57
第五章空频极化域联合的稳健波束形成方法研究  57-69
  5.1 自适应波束形成滤波准则  57-61
    5.1.1 自适应滤波准则  58-60
    5.1.2 Capon波束形成  60
    5.1.3 稳健波束形成算法  60-61
  5.2 基于空频极化域联合滤波的稳健波束形成  61-64
    5.2.1 数学模型  61-63
    5.2.2 计算机仿真与分析  63-64
  5.3 一种改进的稳健波束形成算法  64-67
    5.3.1 对角加载方法  64-65
    5.3.2 本节算法数学模型  65-66
    5.3.3 本节算法的计算机仿真与分析  66-67
  5.4 本章小结  67-69
结束语  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-77
攻读硕士期间科研与发表论文情况  77-78

电磁矢量传感器取向误差校正和干扰抑制研究

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