基于四元数的极化敏感阵列波束形成

(电子科技大学电子工程学院,四川成都611731)

0 引言

极化敏感阵列又被称为矢量阵列,它可以获取空间电磁信号的极化信息,因而具有比传统标量阵列更优越的系统性能[1]。近年来,极化敏感阵列自适应波束形成吸引了大批学者的关注,它可以同时利用期望信号和干扰信号在空域和极化域中的特征差异,实现极化域-空域联合的自适应波束形成。文献[2]分析了完全极化情形下极化敏感阵列的滤波性能;文献[3]讨论了参数估计误差对极化滤波性能的影响。现如今常见的针对极化敏感阵列的信号处理大多是基于复数的长矢量方法,它将极化敏感阵列所有分量的输出数据排列成一个长矢量,破坏了阵元各分量输出信号之间固有的正交特性,这也在一定程度上降低了极化敏感阵列的优越性能。作为复数在四维空间上的直接扩展,四元数已经成为了多维信号处理的一个重要工具[4]。四元数的正交结构能够很好地保持矢量阵元各分量之间的正交特性,因而得到了广泛的应用。现有的基于四元数信号模型的极化敏感阵列信号处理主要在信号波达方向和极化参数估计方面,对其在滤波方面的讨论甚少。文献[5]提出了基于四元数的MUSIC算法,文献[6]提出了双四元数的方法用于MUSIC参数估计。文献[7]在文献[5]的基础上给出了一种降维的四元数MUSIC算法,它们都具有比传统的长矢量方法更优的参数估计性能。在波束形成方面,文献[8]讨论了四元数复数形式的最小均方算法,文献[9]基于四元数的信号模型提出了四元数最小方差无失真响应(Q-MVDR)算法,它们都获得了良好的滤波性能。……