空間譜專題00:綜述


作者:桂。

時間:2017-08-21  06:45:55

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前言

打算梳理一下空間譜的算法,開設一個專題。

按照目前的考慮,主要着要點包括:

  A-信號模型

即信號的基本模型,因為最基本的信號從波動方程而來,進一步才有近場以及遠場近似。在窄帶中經常假設包絡基本不變,這些假設合理之處都要從信號的基本模型出發來理解。

  B-空間譜的意義

空間譜建立在傳統的Beam-forming(波束形成)的基礎上,打算簡要回顧Beamforming技術以及各類加窗特性。正是傳統瑞利限使得空間譜具有了所謂:超分辨  的意義。

  C-空間譜算法與環境

在真實的應用環境中,空間譜需要考慮到現實情況,目前想到的要點包括(不限於):

  • 快拍數snap points
  • 信噪比 SNR
  • 噪聲特性(與信號獨立(ρ=0)、相關(0<ρ<1)、相干(ρ=1))
  • 信號類型(獨立、相干、以及非同時到達(也就是部分接收單元空采))
  • 運算速度的要求(如果對實時性要求較高,則運算量過大的算法直接應用便不合適)

  D-空間譜的布陣

  • 對測向維度的要求:例如:如果測向是二維,則直接的線陣便不合適,圓陣、L陣則都可以列入考慮;
  • 間距的要求:當間距超過半波長,存在相位模糊問題(干涉儀叫:相位模糊,Beamforming對應的就是柵瓣,空間譜專業術語還沒求證),而每個接收單元面積(Ae)受增益(G)的約束,λ為對應波長:


   如果增益要求很高,接收單元面積較大,則布陣的時候相鄰單元間距不能小於二分之一波長,便需要考慮解模糊的問題。

  • 信號個數的要求:通常解的都是超定方程(未知數M——信號源,方程個數N——接收單元,要求N>M),考慮的信號個數決定了接收單元的最小數量(每個子陣的最小個數);
  • 相干情況:如果考慮相干情況,並采用平滑處理的方式(平滑方式並不唯一),則子陣的數目需要超過相干數目的最大情況,這就決定了子陣的個數;
  • 寬帶信號:寬帶信號不便於直接處理,如果信道化為子帶、或者利用聚焦變換為同一頻帶,按窄帶方式處理。但窄帶也有一定的帶寬(卻只能按某一頻率處理),對於測向精度的要求則限定了窄帶的最大寬度

A、B主要是該系列的開篇介紹,算法的梳理主要圍繞C、D兩點。


 布陣:

空間譜專題01:信號模型

空間譜專題02:波束形成(Beamforming) 

空間譜專題03:時空特性與采樣定理

空間譜專題04:相干信號的處理方式(含空間平滑算法及改進算法)

 空間譜專題05:鏡像對稱與布陣

空間譜專題06:寬帶信號處理思路

空間譜專題08:相位模糊

空間譜專題11:子陣平滑與秩虧缺

空間譜專題16:間距選取分析

仿真建模: 

空間譜專題07:干涉儀仿真思路

空間譜專題09:陣列信號建模方法

算法

 空間譜專題10:MUSIC算法(含一維測向-俯仰誤差計算。)

空間譜專題12:二維測向的基本方法

空間譜專題13:聯合解算DOA

空間譜專題16:信號個數估計

硬件實現

空間譜專題14:實際應用中的各種工程問題

動態【決定架構定/浮點、以及AD給定有效位數(動態)情形下,是否符合要求】、天線一致性、微波一致性,建立理論模型及硬件驗證架構

常用術語

  • 配對(主要是兩個1維,求解2維DOA):pair matching
  • DOA:direction of arrival


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