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DOA and Polarization Estimation Using an Electromagnetic Vector Sensor Uniform Circular Array Based on the ESPRIT Algorithm

机译：基于ESPRIT算法的电磁矢量传感器均匀圆形阵列的DOA和极化估计

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In array signal processing systems, the direction of arrival (DOA) and polarization of signals based on uniform linear or rectangular sensor arrays are generally obtained by rotational invariance techniques (ESPRIT). However, since the ESPRIT algorithm relies on the rotational invariant structure of the received data, it cannot be applied to electromagnetic vector sensor arrays (EVSAs) featuring uniform circular patterns. To overcome this limitation, a fourth-order cumulant-based ESPRIT algorithm is proposed in this paper, for joint estimation of DOA and polarization based on a uniform circular EVSA. The proposed algorithm utilizes the fourth-order cumulant to obtain a virtual extended array of a uniform circular EVSA, from which the pairs of rotation invariant sub-arrays are obtained. The ESPRIT algorithm and parameter pair matching are then utilized to estimate the DOA and polarization of the incident signals. The closed-form parameter estimation algorithm can effectively reduce the computational complexity of the joint estimation, which has been demonstrated by numerical simulations.
机译：在阵列信号处理系统中，通常通过旋转不变技术（ESPRIT）获得基于均匀线性或矩形传感器阵列的信号的到达方向（DOA）和极化。但是，由于ESPRIT算法依赖于接收到的数据的旋转不变结构，因此无法应用于具有均匀圆形图案的电磁矢量传感器阵列（EVSA）。为了克服这一局限性，提出了一种基于四阶累积量的ESPRIT算法，用于基于均匀圆形EVSA的DOA和极化联合估计。所提出的算法利用四阶累积量获得均匀圆形EVSA的虚拟扩展阵列，从中获得旋转不变子阵列对。然后，利用ESPRIT算法和参数对匹配来估计DOA和入射信号的极化。数值模拟表明，该闭式参数估计算法可以有效降低联合估计的计算复杂度。

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