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时间:2019-10-02
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1、《阵列信号处理》9/20/20211掌握空间传播波携带信号的获取与处理的基本理论和方法,特别是空时多维信号算法,熟悉参数估计和自适应波束形成的常用算法。课程要求:期间:含上机实践。期末:论文、考试。课程目的:9/20/20212书:1.Monzingo.R.andMillerT.Introductiontoadaptivearray.WileyInterscience.NewYork,1980.(有中译本)2.HudsonJ.AdaptiveArrayPrinciplesPeterPeregrinusLondon,1981.(有中译本)3.HaykinS.(deitor
2、)AduancesinSpectrumanalysisandarrayProcessing.VolІП.PrenticeHall.NJ.19914.孙超,加权子空间拟合算法理论与应用,西北工业大学出版社5.刘德数等,空间谱估计及其应用,中国科技大学出版社6.张贤达、保铮,通信信号处理,国防工业出版社,2000参考文献:期刊:IEEETrans.(SP,ASSP,AP,AES)IEEPt(F,H)荷兰signalProcessing9/20/20213课程安排:第一章:绪论第二章:数学基础第三章:空域滤波原理及算法第四章:部分自适应处理技术第五章:阵列信号的高分辨处理第六
3、章:相干信源的高分辨处理第七章:最大似然与加权子空间拟合方法估计信号源方向第八章:基于高阶统计量和循环非平稳阵列信号处理简介9/20/20214第一章绪论一、阵列信号处理简介1、信号与信息处理的三大支柱:信息获取、处理和传输2、阵列信号处理的研究内容:检测、估计、滤波、成象等。参数估计:以DOA估计为代表空间滤波:波束形成。基本内容§1.1引言9/20/202153、阵列信号处理的研究对象:空间传播波携带信号(空域滤波)4、阵列信号处理方法:统计与自适应信号处理技术(如谱估计、最优与自适应、滤波)5、阵列信号处理的目的:滤波:增强信噪比获取信号特征:信号源数目传输方向(
4、定位)及波形分辨多个信号源9/20/20216传感器——能感应空间传播信号并且能以某种形式传输的功能装置传感器阵列(sensorsarray)——由一组传感器分布于空间不同的位置构成定义:由于空间传播波携带信号是空间位置和时间的四维函数,所以:传播波的接收空间采集连续:面天线离散:传感器阵列时间采集:所有传感器同步采样又称为快拍(snapshot)9/20/20217传播波的类型与媒质有关,采用的传感器也随之不同:传输波电磁波声波地震冲击波媒质大气(自由空间)大气、水中大气、大地传感器天线(antenna)换能器(transducer)检波器(geophone)空间采样
5、方式实际阵列虚拟阵列(合成阵列如SAR)9/20/20218空时处理获取信息:波的到达方(DOA)、波形参数、极化参数估计、空间滤波与检测等N元传感器阵列1N2M次同步采样空时采样示意图如下:图1.1:空时采样9/20/20219二、阵列信号的应用雷达:相控阵天线系统、波束灵活控制、高分辨测向、干扰置零、成像(SAR/ISAR)移动通信:波束形成、抗多址干扰、空分多址(SDMA)声纳:水声工程、宽带阵列处理地震勘探:爆破、地震检测、地质层机构特征分析、探石油射电天文:定位、测向电子医疗工程:层析成像、医学成像9/20/202110三、阵列信号处理的发展史雷达1936年空
6、域信号处理只有三十多年的历史基本理论:Wiener滤波多维信号处理自60年代以来,经历了三大阶段:自适应波束控制IEEETransAP1964.3自适应零点控制IEEETransAP1976.9空间谱估计IEEETransAP1986.39/20/202111wiener滤波理论应用于阵列处理(60年代)两个方向滤波方向估计自适应波束控制(指向)近代谱估计(80年代以前)自适应零点控制(70年代)参数化模型(基于子空间技术)性能代价,快速算法(80年代以后)稳健算法,盲信号处理(90年代)稳健计算(90年代)9/20/202112§1、2传播波与阵列信号处理1、传播波信
7、号传播波信号为空时信号,是时间和空间的四维函数,服从物理规律——波动方程Maxwell波动方程:其中:直角坐标系中的解:一个特解:(*)9/20/202113代入波动方程:则:(*)式表示的信号是波动方程的解,称为“单色”或“单频”解。若约束条件:即为传播速度,(周期)称为波数矢量,其大小表示单位波长的周期数,单位为弧度/米,其方向为波的传播方向。9/20/202114时间频率空间频率对比:某一时刻(t固定)的恒等相位面,即=常数的平面,该平面与垂直。波动方程的任意解可以分解为无穷多个“单频”解的迭加(传播方向和频率分量均任意)。任意解:
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