阵列信号处理课件

阵列信号处理是一门专注于利用多传感器空间阵列对信号进行接收和处理的技术，它是信号处理学科中的一个重要分支。该技术利用空间分布的多个传感器接收空间信号，通过阵列信号处理系统对信号进行增强和特征信息提取，并抑制干扰和噪声。 阵列信号处理的目的主要包括：提取阵列所接收的信号及其特征信息（参数），同时抑制干扰和噪声或不感兴趣的信息。阵列信号处理系统分为有源系统和无源系统，有源系统具有发射传感器阵列，而无源系统则不具有。阵列信号处理的两个主要研究方向是自适应空域滤波（自适应阵列处理）和空间谱估计（估计信号的空域参数或信源位置）。研究对象主要是空间传播波携带的信号，比如电磁波和声波。而研究内容则涉及到信号源定位、信源分离和信道估计等。 在实际应用中，阵列信号处理技术包括波束形成技术（DBF）、零点形成技术和空间谱估计。波束形成技术是使阵列方向图的主瓣指向所需的方向，以增强特定方向的信号。零点形成技术则是使天线的零点对准干扰方向，以此来抑制干扰信号。空间谱估计是对空间信号波达方向的分布进行超分辨估计。 传感器是阵列信号处理中用于感应空间传播信号的装置，并能以某种形式传输这些信号。传感器阵列是由一组传感器按照一定的空间布局构成的。这些传感器可以是天线、换能器或者检波器，它们的具体类型取决于传播波的类型和媒质。例如，天线用于接收电磁波，换能器用于接收声波，而检波器则用于接收地震波。传感器阵列的空间检测能力，也就是其方向性，由其几何结构的形状和物理特性决定。 空间阵列传感器实际上就是空域滤波器，其工作原理类似于时域滤波器。空间角方向可视为空间角频率，信号在各个角方向的功率分布可为空间功率谱或角功率谱。与FIR滤波器一样，阵列处理可对信号进行一系列的运算，如滤波、分离和参数估计等，但其空域处理与FIR滤波器在时域处理有类似的对偶关系。 课程内容包括数学基础、空域滤波原理及算法、部分自适应处理技术、阵列信号的高分辨处理、相干信源的高分辩处理、最大似然与加权子空间拟和方法估计以及基于高阶统计量和循环非平稳阵列信号信号源方向处理的简介。通过学习这些内容，学生可以获得掌握空间传播波携带信号获取与处理的基本理论和方法，特别是空间多维信号算法。 课件引用了多部参考文献，包括Prabhakar S. Naidu的《Sensor Array Signal Processing》、王永良的《空间谱估计理论与算法》等，涵盖了该领域的重要理论和应用实例。通过上机实践、课程论文和考试等环节，课程要求学生在掌握理论知识的同时，能够应用于实际问题中。