1、電磁矢量傳感器陣列是一種能夠獲取電磁信號(hào)極化信息的新型陣列，和普通陣列相比，電磁矢量傳感器陣列具有更好的抗干擾能力和更高的分辨能力。電磁矢量傳感器陣列信號(hào)處理是包含空域和極化域的多維信號(hào)處理，研究電磁矢量傳感器陣列信號(hào)到達(dá)角(DOA)-極化參數(shù)的估計(jì)以及誤差校正具有重要的意義。本文圍繞這一課題的若干熱點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)研究，并把研究重點(diǎn)放在電磁矢量傳感器陣列的稀疏高分辨算法研究。本論文的主旨在于，提出了一系列稀疏電磁矢量傳感器高分辨算法，包括基

2、于虛擬基線的解模糊高分辨算法和基于四元數(shù)模型的高分辨算法，同時(shí)也研究了基于電磁矢量傳感器的誤差校正算法。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1、提出了電磁矢量傳感器取向誤差(也稱之為指向誤差)、幅相誤差和耦合誤差的估計(jì)與校正補(bǔ)償算法。電磁矢量傳感器取向誤差的校正是利用一個(gè)極化參數(shù)已知而到達(dá)角未知校正源進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和誤差校正，在校正過(guò)程中信號(hào)源發(fā)射天線繞z軸和x軸以90度角進(jìn)行兩次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)前后的到達(dá)角之間的關(guān)系進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和取向

3、誤差校正。電偶極子組幅相誤差的校正是將待校正電偶極子組繞x軸旋轉(zhuǎn)90度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)前后的到達(dá)角關(guān)系估計(jì)幅相誤差和信號(hào)參數(shù)。耦合誤差的校正是建立了簡(jiǎn)單的耦合誤差矩陣模型，通過(guò)矩陣運(yùn)算將耦合誤差矩陣的求解轉(zhuǎn)化為求誤差矩陣中的少數(shù)幾個(gè)變量，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度。
　　2、研究了基于稀布陣解模糊的高分辨參數(shù)估計(jì)算法。陣列孔徑越大，波達(dá)方向估計(jì)的精度就會(huì)越高、角度分辨力也會(huì)相應(yīng)的提高，但是當(dāng)孔徑大于信號(hào)的半波長(zhǎng)時(shí)，測(cè)向?qū)?huì)出現(xiàn)模糊問(wèn)題。常用的

4、稀疏解模糊方法有長(zhǎng)短基線法、虛擬基線法等。本節(jié)從稀疏解模糊的思想出發(fā)，提出了四種電磁矢量傳感器陣列的高分辨算法，首先，利用均勻同心圓環(huán)陣估計(jì)到達(dá)角(Direction of arrival，DOA)和極化參數(shù)，通過(guò)小圓環(huán)得到到達(dá)角的粗略而無(wú)模糊的估計(jì)，大圓環(huán)得到有模糊的精確估計(jì)值，通過(guò)解模糊得到精確的無(wú)模糊的估計(jì)結(jié)果，從而提高了到達(dá)角的估計(jì)精度。其次，利用稀疏同心半圓環(huán)估計(jì)到達(dá)角和極化參數(shù)，建立了稀疏同心半圓環(huán)偶極子對(duì)陣列的測(cè)向解模糊模

5、型，運(yùn)用虛擬基線的思想將空域?qū)蚴噶窟M(jìn)行變換，得到小于半波長(zhǎng)的虛擬短基線進(jìn)行到達(dá)角的粗略估計(jì)，利用粗略估計(jì)值實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)基線的解模糊，從而極大地提高了參數(shù)估計(jì)精度，該方法能夠自動(dòng)配對(duì)極化參數(shù)和到達(dá)角，計(jì)算量較小。再次，提出了用于高頻信號(hào)的虛擬圓陣高分辨測(cè)向算法，通過(guò)對(duì)均勻圓陣的陣元與參考陣元間的實(shí)際相位差進(jìn)行一次或多次虛擬變換，獲得無(wú)模糊的虛擬陣元與參考陣元間的相位差，利用虛擬后無(wú)模糊的相位差估計(jì)DOA，然后利用粗略估計(jì)值解原始陣元與參考陣元

6、基線的相位模糊，得到高精度的DOA估計(jì)。最后，提出了一種基于子空間理論的非均勻L型偶極子對(duì)陣列的DOA和極化參數(shù)估計(jì)算法，利用直接采樣和延時(shí)后采樣數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)相關(guān)矩陣，通過(guò)空域?qū)蚴噶康狞c(diǎn)除運(yùn)算得到無(wú)模糊的相位估計(jì)，并用來(lái)解導(dǎo)向矢量的相位模糊，從而得到高精度的信號(hào)DOA估計(jì)。
　　3、提出了兩種基于四元數(shù)ESPRIT算法的多參數(shù)聯(lián)合估計(jì)算法。首先研究了正交電偶極子對(duì)L型陣列的頻率、極化和二維DOA聯(lián)合估計(jì)方法，利用兩組同步采樣數(shù)據(jù)

7、構(gòu)造數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣，由數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣四元數(shù)特征分解并根據(jù)子空間理論得到陣列導(dǎo)向矢量的估計(jì)，通過(guò)空域?qū)蚴噶糠謮K運(yùn)算得到x軸方向和y軸方向的方向余弦關(guān)系，從而得到信號(hào)二維DOA估計(jì)，通過(guò)四元數(shù)運(yùn)算得到重構(gòu)x軸和y軸方向的電偶極子子陣導(dǎo)向矢量，從而估計(jì)極化參數(shù)。其次，針對(duì)柱面共形陣給出了基于四元數(shù)ESPRIT算法的電磁對(duì)DOA和極化估計(jì)算法，先由信號(hào)子空間理論得到陣列空域?qū)蚴噶?，從而進(jìn)一步得到信號(hào)DOA的估計(jì)，再通過(guò)陣列導(dǎo)向矢量的四元數(shù)重