阵列信号处理-学习笔记001

阵列信号处理

第1章 绪论

1.1 研究背景

阵列信号处理：将一组传感器按一定方式布置在空间不同位置上，形成传感器阵列，用传感器阵列来接收空间信号，相当于对空间分布的场信号采样，得到信号源的空间离散观测数据。
目的：通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征及信号所包含的信息。
研究主要问题：
波束形成技术——使阵列天线方向图的主瓣指向所需的方向，并讲干扰置零。
空间谱估计——对空间信号波达方向的分布进行超分辨估计。
信号源定位——确定阵列到信源的仰角和方位角，频率、时延和距离等。
信源分离——确定各个信源发射的信号波形。

1.2 阵列信号处理的发展史及现状

1976-Applebaum-使信号干扰噪声比最大化的反馈控制算法Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR
1967-Widrow-最小均方自适应算法Least Mean Square,LMS
1969-Capon-恒定增益指向最小方差波束形成器
1979-Schmidt-多重信号分类方法Multiple Signal Classification,MUSIC
1986-Roy-借助旋转不变性的信号参数估计技术Estimation of Signal Parameters via Ratational Invariance Techniques,ESPRIT

1.2.1 波束形成技术

波束形成Beamforming,BF/空域滤波
实质：通过对各阵元加权进行空域滤波，达到增强期望信号、抑制干扰的目的，且可以根据信号环境的变化自适应地改变各阵元地加权因子。

1.2.2 空间谱估计方法

空间信号到达方向DIirection of Arrival,DOA
基本问题：确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣的信号的空间位置（波达方向）。
瑞利限/分辨率取决于阵列长度
超瑞利限/超分辨率方法：MUSIC、ESPRIT——特征结构的子空间方法——若传感器个数比信源个数多，则阵列数据的信号分量一定位于一个低秩的子空间，这个子空间将惟一确定信号的波达方向，且使用数值稳定的奇异值分解精确地确定波达方向。

1.2.3 阵列多参数估计

（1）二维DOA估计
（2）DOA与频率联合估计
（3）DOA与时延联合估计
（4）DOA与极化联合估计