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宽带与相关信号阵列处理技术研究

卢天基  
【摘要】: 阵列信号处理广泛应用于雷达、声纳、通信、地震勘探、射电天文以及医学诊断等多种经济和军事领域。与传统的单个传感器相比,传感器阵列具有灵活的波束控制,高的信号增益,极强的干扰抑制能力以及高的空间分辨能力等优点,因而近几十年来阵列信号处理一直受到国内外学者的关注。 近年来,宽带和相关信号的阵列信号处理成为这个领域的研究热点。随着阵列信号处理越来越广泛的应用,遇到了越来越多的宽带信号,如雷达采用宽带信号来改善分辨率,音频处理、声纳和通信中也广泛采用宽带信号。传统的窄带阵列信号处理算法对信号的带宽十分敏感,其性能随着信号带宽的增大而迅速下降。另一方面,智能干扰机和电磁波的多径传播现象,使得阵列天线接收到的信号存在着相关性。接收信号的相关性使阵列输出协方差矩阵出现秩缺失现象,因而传统的阵列信号处理算法性能恶化。本文首先讨论宽带信号和相关信号对阵列信号处理的影响,建立数学模型,探讨当前在这两个问题上取得的研究成果;接着,深入探讨在旁瓣对消技术中如何处理宽带信号,分析不同宽带处理算法的性能优劣和运算量差别,并综合讨论了干扰信号的带宽、相关性和辅助阵元配置对旁瓣对消性能的影响及如何优化辅助阵元的配置;最后研究在波达角估计技术中的差分算法的应用,比较分析了最近提出的几种新的差分算法,并在此基础对差分矩阵进行新的预处理,最终使得新的算法获得更低的运算量和更好的性能。


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