自适应阵列信号处理.pdf

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1、阵列信号处理ArraySignalProcessing相关课程：天线、自适应、谱估计、信号处理、控制论、检测与估计、优化、矩阵、概率与数理统计、随机过程参考书：1，自适应阵导论（美国，中译本）2，阵列信号处理（英国，中、英文）3，ArraySignalProcessing（英文）4，信息类书本中的相关内容（通信、雷达）第一章引言（Introduction）一、阵列信号处理的主要内容1、自适应波束形成技术（Beam-formingTechnology)目的：增强有用（所需）信号，抑制干扰和噪声信号。Enhancethedesiredsignal;Cancel

2、theinterferencesignal.图1.1立体波束图CaponBeamforming图1.2自适应波束图(a)线性坐标(b)对数坐标目标信号方向0度；干扰信号方向－30度2、高分辨空间谱估计技术（EstimationofSpatialSpectrum)目的：估计空间信号的到达方向。EstimationDirection-of-arrival（DOA)对空间信号采样以后，以一定的方法进行处理并作出空间谱，根据谱峰位置确定空间信号方向。高分辨空间谱估计方法对信号方向的分辨能力远高于传统的谱估计方法0.10.080.06（a）0.040.020-100

3、-80-60-40-200204060801003025（b）201510-100-80-60-40-20020406080100图1.3谱估计方法分辨能力比较(a)Caponspectrumestimation;(b)MUSICspectrumestimation二、采样阵列天线接收信号进行自适应阵列信号处理的动因1、在阵列天线上容易进行自适应阵列波束形成自适应阵列系统能够自动感知存在着的干扰源,并在其方向上形成零陷，对干扰进行抑制，降低干扰对系统的影响。同时对感兴趣的信号进行增强（如在所观察的方向上，波束的幅度或增益为1，表明有用信号无衰减地进入系统）

4、。2、提高系统的可靠性（enhancereliability)①单阵元天线的故障和失效会使整个系统瘫痪。②常规非自适应阵如果有一个传感器单元失效，使其边波束(傍瓣电平)增大，阵列灵敏度方向图的边波束(傍瓣)结构要明显地变坏，导致性能变差。③自适应的阵列则不然，阵内其余正在工作的传感器的响应可以自动调整直到阵列边波束减小到一个可以接受的电平上。④自适应阵列天线不易受周围环境的影响。倘若把一部分天线装在飞机上或舰船上，天线旁的金属物将改变天线的波束形状，自适应阵即使天线方向图遭到近场效应的影响使之畸变，也往往能富有成效地工作。3、实现机扫到相扫的转变（phas

5、escan,phasecontrol）①机扫：天线机械转动实现对空中移动目标的跟踪（传统），实际中有一些目标方向是不变的，例如同步卫星、电台、电视台的方向是不变的，因而接收天线的方向也可以是固定的，但对空中移动的目标，例如飞机、装有全球定位系统的汽车、手机等，就要求天线改变接收方向。这种扫描笨重,反映速度慢.②相扫：而采用阵列天线时，通过改变各阵元的权值改变其相位，从而改变整个天线的方向图，实现相位扫描，也叫电扫。灵活轻巧,反映灵敏.4、有利于多目标远距离的检测和跟踪(Multipletargetsdetectionandtraction)阵元数越多，天线

6、孔径越大，波束及空间谱分辨率越高。同时自由度增大。增加形成的主波束数量，实现对多目标的跟踪。另一方面，也可以增加抑制干扰的数量。三、自适应阵列信号处理的发展历史自适应波束形成技术的研究主要在六十年代到七十年代，到七十年代末已经基本成熟。空间谱估计：主要是超/高分辨空间谱估计技术，从七十年代到八十年代末期。八十年代到九十年代，主要研究如何在实际系统中应用这些方法：主要进行应用研究和性能分析。即：自适应波束形成(60—70年代）超分辨空域谱估计（70—80年代）应用研究、性能分析（80—90年代）四、阵列信号处理的应用领域（applicationfiled)①

7、雷达雷达在战争中发挥着重要的作用，因而它的技术在不断地发展和提高。从过去几十年的情况来看，最先进的理论和技术都会首先在军事上使用。这是因为国防的需要和战争的威胁，使每个国家不管经济实力如何，却都将尽最大努力发展其国防科技，都要进行相当规模的投资。而民用技术的发展要视人民大众的经济状况，一方面研究部门尽力去降低成本，从而降低产品的价格。另一方面老百姓达到一定的消费水平，方能使某一项产品为大众所使用。一旦为大众所接受，它的市场和利润是不可估量的。高额利润也促使成千上万的公司和大众投入到这些领域，从而也带来了这些领域的高风险。雷达分为军用雷达和民用雷达：军用雷达

8、：火炮雷动：炮位侦校雷达、炮瞄雷达战场侦察雷达：(坦克、直升机等目