陣列信號處理

第1章 緒論

1.1 研究背景

陣列信號處理：將一組傳感器按一定方式布置在空間不同位置上，形成傳感器陣列，用傳感器陣列來接收空間信號，相當于對空間分布的場信號采樣，得到信號源的空間離散觀測數據。
目的：通過對陣列接收的信號進行處理，增強所需有用信號，抑制無用的干擾和噪聲，并提取有用的信號特征及信號所包含的信息。
研究主要問題：
波束形成技術——使陣列天線方向圖的主瓣指向所需的方向，并講干擾置零。
空間譜估計——對空間信號波達方向的分布進行超分辨估計。
信號源定位——確定陣列到信源的仰角和方位角，頻率、時延和距離等。
信源分離——確定各個信源發射的信號波形。

1.2 陣列信號處理的發展史及現狀

1976-Applebaum-使信號干擾噪聲比最大化的反饋控制算法Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR
1967-Widrow-最小均方自適應算法Least Mean Square,LMS
1969-Capon-恒定增益指向最小方差波束形成器
1979-Schmidt-多重信號分類方法Multiple Signal Classification,MUSIC
1986-Roy-借助旋轉不變性的信號參數估計技術Estimation of Signal Parameters via Ratational Invariance Techniques,ESPRIT

1.2.1 波束形成技術

波束形成Beamforming,BF/空域濾波
實質：通過對各陣元加權進行空域濾波，達到增強期望信號、抑制干擾的目的，且可以根據信號環境的變化自適應地改變各陣元地加權因子。

1.2.2 空間譜估計方法

空間信號到達方向DIirection of Arrival,DOA
基本問題：確定同時處在空間某一區域內多個感興趣的信號的空間位置（波達方向）。
瑞利限/分辨率取決于陣列長度
超瑞利限/超分辨率方法：MUSIC、ESPRIT——特征結構的子空間方法——若傳感器個數比信源個數多，則陣列數據的信號分量一定位于一個低秩的子空間，這個子空間將惟一確定信號的波達方向，且使用數值穩定的奇異值分解精確地確定波達方向。

1.2.3 陣列多參數估計

（1）二維DOA估計
（2）DOA與頻率聯合估計
（3）DOA與時延聯合估計
（4）DOA與極化聯合估計

總結

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