阵列信号处理的理论和应用

资 源 简 介

阵列信号处理的理论和应用

详 情 说 明

阵列信号处理是信号处理领域的重要分支，主要研究利用传感器阵列接收和处理空间信号的理论与方法。其核心应用之一就是波达方向(DOA)估计，即通过阵列接收信号确定空间中信号源的方位。

常见的DOA估计算法包括：

MUSIC(多重信号分类)算法是最经典的子空间类算法，通过构建信号子空间和噪声子空间的正交性，在谱峰搜索过程中实现超分辨率估计。其改进版本Root-MUSIC通过多项式求根替代谱峰搜索，计算效率更高。

ESPRIT(旋转不变子空间)算法利用阵列的平移不变结构，通过求解广义特征值问题直接得到DOA估计，避免了谱搜索过程。Unitary-ESPRIT是其扩展版本，适用于面阵的二维角度估计。

在实际应用中，针对相干信号源问题，空间平滑MUSIC算法通过子阵平滑技术恢复协方差矩阵的满秩特性。而在多参数估计场景下，JADE算法可同时估计信号的到达角度和时延。

传播算子算法和增广矩阵束方法则代表了另一类计算高效的DOA估计技术，前者通过线性运算逼近子空间，后者适用于L型阵列等特殊几何结构。

这些算法在MATLAB中的实现通常涉及阵列流型矩阵构建、协方差矩阵估计、子空间分解等关键步骤，为雷达、声纳、无线通信等领域的空间谱估计提供了重要工具。