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基于混合阵列的极化敏感阵列测向研究

摘要

极化敏感阵列在抗干扰、抗诱饵等宽频带、多目标测向领域有着重要的应用价值。

极化敏感阵列引入极化信息有利于对不同极化信号源的识别与抑制。在实际测向中，各

阵元天线可能因空间限制、种类不同等因素导致极化响应不同，且天线的成熟度、天线

的极化表达准确性对测向性能有着较大影响，但目前极化敏感阵列模型不具备普适性，

难以将不同种类的极化敏感阵元统一表达。故使用成熟天线布阵并将极化敏感阵元统一

表达以实现高性能测角有着极大的需求与应用价值。因此本文针对成熟天线组成的混合

阵列测向问题进行了以下研究：

首先，本文针对传统多指向线极化敏感阵列模型进行改进提出了一种新的极化敏感

阵列测向模型。此模型能够适应三维空间内由不同类型、不同极化的天线阵元任意摆放

组成的混合阵列。主要通过在局部坐标系中表达阵元的极化敏感性，再通过旋转矩阵将

局部坐标系转换到全局坐标系中，从而实现了各阵元与信号极化的统一表达。仿真实验

与暗室实验均表明，此模型建立方法正确，实现了磁敏感阵元与电敏感阵元，圆极化、

线极化、椭圆极化阵元的统一表达。

其次，为了研究成熟线极化天线与圆极化平面螺旋天线组合而成的混合阵列对测向

性能的影响，针对可能存在的混合阵列形式仿真研究了其测角分辨力、测角精度、测角

鲁棒性。仿真结果表明在圆极化平面螺旋天线标量阵列或混合左右旋圆极化平面螺旋天

线阵列中添加线极化敏感阵元，能够较标量阵列提升测角分辨力，较矢量阵列提升测角

鲁棒性。合理的阵列设计能够在宽频带内提升多目标测角分辨力与鲁棒性，但会导致多

目标时角度与极化信息估计精度略微下降。单目标时影响较小。在暗室实测中也证明了

混合阵列测向鲁棒性。这为多目标、抗诱饵、抗干扰测向等应用提供了理论与实验依据。

最后，考虑多目标、抗诱饵、抗干扰测向等实际情况中可能存在一定的先验知识。

为了提升混合阵列全频段的测角分辨力、测角精度，将校正算法与斜投影极化多重信号

分类(MultipleSignalClassification，MUSIC)算法应用到混合阵列中，并结合已知信号为

部分重合信号且信号极化特征已知这些先验信息以提升混合阵列的测角性能。仿真验证

了此算法结合混合阵列有效提升了目标信号识别准确率、全频段的测角分辨力、鲁棒性

以及低信噪比、低快拍数情况下的多目标测角精度。

关键词：波达方向估计；混合极化敏感阵列；统一模型；多目标分辨；斜投影算法

基于混合阵列的极化敏感阵列测向研究

ABSTRACT

Polarizationsensitivearrayshaveimportantapplicationvalueinwidebandandmulti-

targetdirectionfindingfieldssuchasanti-interferenceandanti-bait.Theintroductionof

polarizationinformationintopolarization-sensitivearraysisconducivetotheidentificationand

suppressionofvariouspolarizationsignalsources.Inactualdirectionfinding,thepolarization

responseofeachantennaelementmaybedifferentduetospatiallimitations,differenttypes,

andotherfactors.Thematurityoftheantennaandtheaccuracyoftheantennaspolarization

expressionhaveasignificantimpactonthedirection-findingperformance.However,current

modelsforpolarization-sensitivearrayslackuniversality,maki