阵列信号处理学习小结
1.阵列信号相关基本概念背景
1.1背景:阵列信号处理作为信号处理的一个重要分支,在通信、雷达、声纳、地震勘探、射电和天文领域有广泛应用和发展。
1.2概念: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,相对于空间分布的场信号采样,得到空间信号源离散观测数据。
1.3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。与传统的单个定向传感器相比,传感器阵列具有灵活的波束控制、较高的信号增益、极强的干扰抑制能力及更高的空间分辨能力等优点,这也是近几十年来阵列信号处理理论得以蓬勃发展的根本原因。
1.4主要方向:
波束形成技术————使阵列天线方向图的主瓣指向所需的方向,并将干扰置零。
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,甚至频率、时延和距离等。
信源分离————确定各个信源发射的信号波形。各个信源从不同方向到达阵列,这一事实使得这些信号波形得以分离,即使它们在时域和频域是叠加的。
2.阵列天线模型
2.1接收天线和空间源信号的假设
关于接收天线阵的假设;接收阵列由位于空间已知坐标处的无源阵元按一定的形式排列而成。假设阵元的接收特性仅与其位置有关而与其尺寸无关(认为其是一个点),并且阵元都是全向阵元,增益均相等,相互之间的互耦忽略不计。阵元接收信号时将产生噪声,假设其为加性高斯白噪声,各阵元上的噪声相互统计独立,且噪声与信号是统计独立的。
关于空间源信号的假设∶假设空间信号的传播介质是均匀且各向同性的,这时空间信号在介质中将按直线传播;同时假设阵列处于空间信号辐射的远场中,所以空间源信号到达阵列时可被看作一束平行的平面波,则空间源信号到达阵列各阵元在时间上的不同时延,可由阵列的几何结构和空间波的来向决定。空间波的来向在三维空间中常用仰角θ和方位角来表征。
此外,在建立阵列信号模型时,还常常要区分空间源信号是窄带信号还是宽带信号。本书讨论的大多是窄带信号。所谓窄带信号是指相对于信号(复信号)的载频而言,信号包络的带宽很窄(包络是慢变的)。因此,在同一时刻该类信号对阵列各阵元的不同影响仅仅在于因其到达各阵元的波程不同而导致的相位差异。
3.阵列的基本概念
今天先看到这儿,明天接着补充。
参考书籍:阵列信号处理及matlab实现
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