三十六所项目中期总结报告.ppt

空间信息获取中的几个问题 廖桂生 电子工程研究所 2003年11月27日 信息获取的方法有： 电磁波：全天时全天候、远距离 （超）声波：间距离、水下 红外、可见光：高分辨、天气影响大 电磁波方法的主要有雷达：检测与测量、 成像与目标识别 信息获取的基本过程：传感器阵列采集信号、 信号处理提取信息 空间信息获取的应用：非常广泛 几个重要例子 雷达成像：机载/星载SAR、ISAR、舰载SAR-ISAR 分布式小卫星雷达系统：高分辨率大测绘带SAR成像、高精度高成测量、高精度MTI(地面慢速目标、空中高速寻航导弹)。 空间信息获取中的两个重要基本问题： 测定电磁波传播方向：波达方向估计 空间滤波：增强期望方向到达的信号而抑 制其它方向来的信号 超分辨问题 由上述信号模型已知 不考虑接收机内部白噪声情况下，N 个阵元接收的信号矢量X(t)位于矩阵A的列空间，即N 维线性空间中的一个P 维子空间中： 无论有无噪声，只要求出了信号子空间或噪声子空间，用方向矢量 向这两子空间之一投影计算其投影矢量长度，并有哪些信誉好的足球投注网站变量 就可以获得P 个波到达方向 ，因为 可否由阵列采集的一批数据 求出信号子空间或噪声子空间？ 用统计方法,求采集数据的自相关矩阵： 得到： 容易证明： 1）上述用线性代数和矩阵论得到的方向估计方法属于所谓的特征结构法，1979年提出(以MUSIC方法为代表），至今在高分辨谱估计、高分辨测向、高分辨遥感成像、信号特征提取等很多工程技术领域获得了广泛应用。 2）N-P 个小特征值相等的要求很重要。 在色噪声情况下，信号源数目P 的估计也是个问题。 空间信息获取技术应用面很广泛，其基本方法归结为阵列信号处理，目前仍然是十分活跃的研究领域，很有很多基本问题有待解决，尤其是应用于天基信息探测系统，又出现了很多新的问题。 谢 谢！ 欢迎批评指正！ * * 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 研究生学术年会 1、空间信息获取概述 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 研究生学术年会 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 研究生学术年会 1、空间信息获取概述 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 研究生学术年会 1、空间信息获取概述 平面波的等相位面垂直于传播方向 电磁波传播 平面波 A B C AC=d*sin t’=AC/V B 、C 两点等相位，C 点比A点 相位超前 如果A 点 的信号用 表示, 则B 点的信号为 2、空间信息获取的物理基础 2、空间信息获取的物理基础 由空间采样（传感器）信号可知： 对于单个“窄带”信号, 有 则 1）比较两点信号的相位差，可以估计DOA。 2）对各传感器信号移相补偿使得它们在某 方向上同相位，再相加--波束形成。 问题：多信号--分辨(阵列)，内外部噪声--抗噪 传统方法：匹配滤波（波束形成） 宽带信号--空时，阵列几何结构--模糊 要求传感器阵列 以均匀线阵为例 1 2 N 假定：单个信号源从 方向到达阵列上 2、多信号分辨—线性代数方法 式中， 它依赖于阵列几何结构和波的传播方向、波长等参数，称为阵列流形（array manifold）或导向矢量(steering vector)。给定阵列结构和已知传播波长，由 可以计算出波的传播方向 。 假定：P 个信号分别来自 ，N P A( ): N*P阶矩阵 S(t) :P维列矢量 + 噪声信号 2、多信号分辨—线性代数方法 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 称此P 维子空间信号子空间， 与其正交的补空间为噪声子空间。 实际上，由于接收机电路总是存在内部噪声信号。 2、多信号分辨—线性代数方法 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 真实角度