直线阵宽带信号方位估计

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直线阵宽带信号方位估计

详 情 说 明

直线阵宽带信号方位估计是阵列信号处理中的经典问题，主要用于确定信号源的到达方向。在单目标情况下，采用最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器能够有效提升方位估计的精度。

宽带信号处理需要解决的核心问题是信号频带展宽导致的频散效应。与窄带信号不同，宽带信号各频率分量在阵列中的相位变化规律不一致。常规方法通常采用频域分块处理，将宽带信号分解为多个窄带子信号，再对各子带分别进行窄带处理。

MVDR算法的核心思想是在保证目标方向增益不变的同时，最小化输出功率（相当于抑制干扰和噪声）。其实现关键在于构造空间协方差矩阵，并通过求逆运算获得最优权向量。在宽带场景下，需要针对每个频点独立计算对应的协方差矩阵和权向量。

方位估计的典型步骤包括：1) 对阵列接收信号进行时频变换 2) 计算各频点的空间谱 3) 通过非相干或相干方法合并子带谱信息 4) 峰值检测确定方位角。其中非相干处理简单但分辨率有限，相干处理性能更优但对阵列误差更敏感。

特别需要注意的是，宽带MVDR处理对阵列校准误差非常敏感，微小的阵元位置偏差或通道失配都会导致性能急剧下降。工程实现中常采用对角线加载等技术来提高算法的鲁棒性。