第八章阵列信号稳健处理方法解说.ppt

第八章 阵列信号稳健处理方法 * * § 8.1 系统误差对阵列信号处理的 影响与校正技术 一、系统误差： 阵元位置、互耦、幅相特性、通道频响等均可归结为幅相误差，可以为常数，也可随角度、频率、时间等变化。 理想情况下的阵列信号模型 ： 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 空域误差使得阵列流形 有变化: 其中 , 为复数。 在有误差的情况下的阵列信号模型： 互耦情况下：用互耦矩阵 表示, 一般不是对角阵。 阵列信号模型： 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 幅相误差对阵列信号的影响： 主瓣：指向有偏差 误差使超低旁瓣电平天线实现困难。 旁瓣：电平升高 波束形成 自适应波束形成：“自适应”对系统本身的误差具 备调节能力。有指向误差：引起目标信号相消。 对高分辨处理的影响 Music 信号子空间/噪声子空间 谱峰有哪些信誉好的足球投注网站：由于阵列误差未知，只能用理论阵列 流形计算谱函数。DOA估计与分辨性能下降甚至恶化。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 二、系统误差的校正技术 校正技术 基于测试技术：测出离散角度的实际 阵列流形 基于数据 （自校正） 联合处理法： DOA、误差参数联合寻优 子空间处理法： 单信源相关矩阵 仅有一个大特征值，其特征矢量就是真实的阵列流形 具体实现方法又分为有源自校正和无源校正。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 § 8.2对阵列误差具有容差能力的稳健方法 利用阵列相关矩阵结构先验知识提高阵列处理的稳健性 在独立源（加白噪声）情况下 为Toeplitz矩阵。 在系统误差下：不再是Toeplitz，强制对 进行Toeplitz化。 利用信源方向的大致范围的先验知识提高稳健性 角度：Sector 对Sector角度构造理想阵列流形及其相关矩阵： 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 § 8.3 利用信号的时域信息提高 阵列处理的性能 § 8.3.1基于高阶统计量的阵列处理 高阶矩、高阶累量的定义与性质 已知随机矢量 ，其联合的 阶矩定义为 式中 为随机矢量PDF的特征函数。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 累量定义： 其中 性质： 零均值情况： 2) 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 矩阵累量对自变量对称，即与顺序无关。 若随机变量 可以划分成任意两个或多个统计独立的组，则它们的n阶 累量等于0，但一般矩不成立。 若随机变量 与 统计独立，则： 但矩不成立。 若随机变量 是联合高斯的，则阶数 的高阶累量等于0。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 高阶统计量用于阵列处理的动机： 抑制未知相关矩阵的高斯色噪声，利用高斯过程阶数 以上的高阶累量等于0。 虚拟孔径扩展。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 基于高斯统计量的几种高分辨DOA估计方法 在 元阵列信号中，至少有 种高阶统计量 ，由这些高阶统计量构成矩阵的方法也有很多。 方法1：4阶累量Music方法 : 关键定义（构造）4阶累量矩阵。 在 个独立源情况下： 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 其中 ， 为第 个信号源的4阶累量： 这里假定了噪声信号是高斯过程 由 ，运用Music方法，实现DOA估计。 在有限采样数据条件下，高阶累量的估计方差较大（相对低阶） 方法2：基于高阶累量的ESPRIT方法（一） 此方法适用于等距线阵，其中： 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 累量域的ESPRIT方法（二） 对任意的阵列结构， 元阵列信号为 。 定义新的矢量 计算 与 的4阶累量矩阵： 由 和 运用ESPRIT方法可以计算出 及 ，只需已知阵元1和阵元2的距离。 用于校正和盲波束形成。 西安电子科技大学雷达信号处理实验室 § 8.3.2基于循环平稳性阵列处理 基于循环平稳性的阵列处理特点：利用各信号源的不同循环频率，在循环频率域信号自动分离（包括噪声）。 时变（非平稳）：统计特性随时间变化的信号。 特例：相关函数随时间按周