自適應陣列信號處理

自適應陣列信號處理ASPASP小組報告@航大22024/8/12陣列信號處理概述陣列信號處理的引入

一維信號

多維信號

時域

空域

陣列信號處理

延伸推廣

天線陣列傳感器陣列ASPASP小組報告@航大32024/8/12陣列信號處理概述陣列信號模型ASPASP小組報告@航大42024/8/12陣列信號處理概述（續(xù)）統(tǒng)計模型：在第m個陣元上第k次快拍的采樣值為將各陣元上第k次快拍的采樣寫成向量形式

S(k)和n(k)統(tǒng)計獨立ASPASP小組報告@航大52024/8/12陣列信號處理概述（續(xù)）

式中

各陣元的噪聲不相關，且強度相等信號子空間噪聲子空間ASPASP小組報告@航大62024/8/12陣列信號處理的主要內容自適應波束形成技術目的：增強有用（所需）信號，抑制干擾和噪聲信號應用：雷達、通信、聲納等領域超分辨空間譜估計技術目的：估計空間信號的到達方向應用：雷達、聲納、地震勘探以及射電天文等領域ASPASP小組報告@航大72024/8/12自適應波束形成定義：要求自適應陣形成個很窄的主波束，自動對準所要的觀測的目標；在干擾方向上自動形成零陷，使干擾信號得到最大限度的抑制。目的：波束形成就是通過傳感器陣列重構源信號。陣列采用自適應處理的動因:在陣列天線上容易進行自適應陣列波束形成提高系統(tǒng)的可靠性實現(xiàn)機掃到相掃的轉變有利于多目標遠距離的監(jiān)測和跟蹤實現(xiàn)：通過增加期望信號的貢獻，抑制掉干擾源來實現(xiàn)。ASPASP小組報告@航大82024/8/12自適應波束形成技術普通波束形成的優(yōu)缺點：優(yōu)點：是一個匹配濾波器，在主瓣方向信號相干積累，實現(xiàn)簡單，在白噪聲背景下它是最優(yōu)的，在色噪聲背景下，維納濾波是最優(yōu)的。缺點：波束寬度限制了方向角的分辨。存在旁瓣，強干擾信號可以從旁瓣進入。加窗處理可以降低旁瓣，但同時也會展寬主瓣。總之，普通波束形成依賴于陣列幾何結構和波達方向角，而與信號環(huán)境無關，且固定不變，抑制干擾能力差。ASPASP小組報告@航大92024/8/12陣列輸出經(jīng)過加權求和，調整到陣列接收的方向增益聚集在一個方向，相當于形成一個波束。自適應陣列概述自適應陣列處理目的：提取所需信號源和信號屬性等信息自適應陣列處理內容波束形成技術經(jīng)典波束形成技術盲波束形成技術波束形成物理意義ASPASP小組報告@航大102024/8/12自適應陣列概述

最小均方誤差(MMSE)準則

最優(yōu)化準則

最大信噪比(MaxSNR)準則

線性約束最小方差(LCMV)準則ASPASP小組報告@航大112024/8/12自適應波束形成

——經(jīng)典的方法（續(xù)）線性約束最小方差(LCMV)問題引出

期望信號幅度未知

缺少期望信號的先驗知識不能確定參考信號解決方案

對權值進行線性約束波束形成要求

期望信號的波達方向(DOA)(缺點)最大SNR失效SLC和MMSE失效LCMVASPASP小組報告@航大122024/8/12基于LCMV準則波束形成MVDR最小方差無失真響應當

時，使最小化

解得優(yōu)點：具有最佳信噪比增益缺點：低的信噪比條件限制了其高分辨性能

與MaxSNR準則所得具有相同信噪比ASPASP小組報告@航大132024/8/12LCMV基本思想：使感興趣的波達方向信號以特定增益與相位通過，而輸出信號能量或方差最小化代價函數(shù)約束條件輸出功率最小化Lagrange法求得基于LCMV準則波束形成ASPASP小組報告@航大142024/8/12最小均方(LMS)算法MSE準則：波束形成：期望輸出：誤差：代價函數(shù):ASPASP小組報