某阵列雷达信号处理
阵列信号处理技术
动通信的用户很多，一方面通过空间不同位置进行区分，另 一方面通过不同的编码等方法实现多用户和大容量。 现代超分辨技术，使系统能够分辨空间和时间上都很靠 近的信号。
概括起来说：
波束的控制和管理
时间和空间信号的高分辨 五、主要研究内容 1、阵列构形研究 均匀直线阵、平面阵、元阵、随机阵、共形阵。 2、波束形成和超分辨新方法的研究（不是热点）
军用雷达：
火炮雷动：炮位侦校雷达、炮瞄雷达
战场侦察雷达：(坦克、直升机等目标的检测与识别)
步兵侦察雷达：
空中警戒雷达：（对空监视雷达） 机载雷达气象雷达： 天气预报、人工降雨）
探地雷达： （探测地下管道，检查高速公路施工质量，
接收信号
X T = [ x1 , x 2 , L , x N ]
(2.1.1)
方向图形成网络： W = [ w1 , w 2 , L , w N ]
(2.1.2)
(形成最优权 和系统输出)
y(t ) = W T X = X T W
(2.1.3)
自适应处理器: ( 例如MVDR：Minimum Variance Distortionless Response) 求解约束性问题：
0 ≤ t ≤ T
（2.2.5）
所需信号和噪声的矢量可以表达为：
s1 (t ) S (t ) = 2 M s N (t )
n1 (t ) n (t ) = 2 M n N (t )
0 ≤ t ≤ T
所需信号分量可精确已知，粗略近视已知，或仅在统计意 义上已知。
3、理想的传播模型
3、应用性研究(热点）
在一个具体的领域或工程项目上，如何应用这些理论和
方法，实际系统的误差很大，比如阵列通道之间的性能差异， 频率特性，阵列传感器的位置误差等情况下的一些理论算法 和性能。
一文带你深入了解扫描阵列雷达信号处理
一文带你深入了解扫描阵列雷达信号处理主动电扫描阵列（AESA）雷达是当今先进武器系统的关键组成，特别是机载作战系统。
而其体系结构的未来发展将超越最初的军事应用，延伸到地球物理测绘、汽车辅助驾驶、自动车辆、工业机器人和增强现实等领域：实际上，这包括任何需要对大量的传感器数据进行调理，融合到模型中进行判决的应用。
随着AESA 体系结构的扩展，它们将突破雷达信号处理专业应用，延伸到其他应用中。
在外部应用中，这些设计会遇到典型的嵌入式设计流程：以CPU 和软件为中心的，基于C 的以及与硬件无关的。
本文中，我们将介绍先进的扫描阵列雷达，从经验丰富的雷达信号处理专家的角度以及传统的嵌入式系统设计人员的角度来研究其体系结构。
典型系统的角色扫描阵列和传统移动盘式雷达的不同在于天线。
扫描阵列并没有采用熟悉的连续旋转抛物线天线，而是在大部分系统中采用了平面静止天线。
阵列并不是有一个单元聚焦在反射器上，而是有数百上千个单元，每个单元都有自己的收发器模块。
系统电子电路处理每一单元信号的振幅和相位，形成雷达波束和接收方向图并聚焦，设置定义总天线方向图的干涉方向图。
这一方法避免了采用大量的移动部件，支持雷达实现传统天线采用物理方法无法获得的功能，例如，瞬时改变波束方向，发送和接收同时有多个天线方向图，或者把阵列分成多个天线阵，完成多项功能也就是，根据地形搜索目标，同时跟踪目标。
这些方法只需要在发送器增加一些信号，在每一接收器将信号分开。
重叠是一种很好的方法。
一个完整的系统从CPU簇传输到天线，然后再返回（图1 ）。
一开始处理时，软件控制的波形发生器产生系统要发送的啁啾。
取决于应用，降噪、多普勒处理和隐身的需求会对信号有所损伤。
波形发生器将信号送到聚束网络中。
在这里，信号被连接至每一发送通道。
在这一级，数字复用器在通道上应用振幅权重来实现空间滤波，对波形整形。
这一步也可以稍后再做。
在很多设计中，每一通道的信号现在会通过一个数模转换器（DAC），然后输入到模拟。
阵列信号处理在雷达和移动通信中的应用研究
参 考文 献
［ １ ］ 蒲晓羽 ， 王林虎 ， 许 明， 等． 电 力 系统 安 全 防御 体 系 的研 究 ｌ Ｃ 】 ． 中国
３ ． ３ 危害 的清 除 方式
了研 究 。
【 关键词 】 阵列信号处理 ｉ 雷达 ； 移 动通信 ； 应用
【 中图分类号 】 Ｔ Ｎ ９ １ １ ． ７
【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编 号】 １ ０ ０ ６ — ４ ２ ２ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ８ ０ — ０ ２
阵， 一般 由 Ｎ 个 传 感 器 所 构 成 ， 传 感 器 无 具 体 方 向 。 该 类 型 的 阵列 ， 阵 元 间距 用 字母 ｄ表 示 ， 在 考 虑 阵元 间距 及 来 波 方 向的 阵列 信 号 处 理 是 信 号 处理 方 法 的一 种 ， 可 用 于 雷达 、 通 信 可得 到 忽 略 噪 声 的 备 件 ， 将 阵 元 输 出后 相 加 ， 便 可 得 及 声 呐 等 多 个领 域 的 信 号 处理 ， 效果好 ， 应 用 价值 高。 阵列 信 基 础 上 ， 最终 得 到 阵 列 天线 方 向 图（ 图 １ ） 。 号 处理 要 求将 一 组 传 感 器在 空 间 的 不 同位 置 进行 布 置 ，在 保 到 阵 列输 出的 函数 式 ， 证 传 感 器 的布 置 符 合 一 定规 律 的 前提 下 ，会 以阵 列 的 形 式 存
２ 阵列波束形成技术
２ ． １ 阵列天线 方 向图
均 匀线 性 阵 与 均 匀 圆形 阵 在 天 线 方 向上 不 同 。 均 匀 线 性
相 关 的技 术 人 员根 据 通 信 网络 的安 全 性 进 行 全 面控 制 数 据 通 信 的安 全 需求 。
一种数字阵列天气雷达信号处理系统设计
与波束 形成 ， 提 高 系 统 可 靠 性 ． 因 此 ， Ｄ Ｂ Ｆ技
术 必 将促 进 天 气 雷达 的发 展 ． 对 于一 维 数 字 阵列 ， 方位 用 机 械 扫 描 ， 俯 仰 用 ＤＢ Ｆ技 术 进 行 电扫 ， 或 同 时 多 波 束 覆 盖 ． 对 于某 一方 向的数字波 束形成 ， 要完成 的运算 为
图１ 波 束 形 成 过 程
根 据 系 统 要 求 及 电路 设 备 规 模 ， 在 俯 仰 上
象 目标 的不 同高 度 信息 同时 获得 ， 有 利 于 对气 象
目标 演 变进 行 分 析 ．在 天 气 雷 达 中 ， 需 要 大线 性 动 态范 围 ， 一般 在 ８ ０ ｄ Ｂ左 右 ． 采 用 Ｄ Ｂ Ｆ技 术 ， 可 以 突 破 接 收 机 对 线 性 动 态 的 限 制 ． 如 对 于
技术 ， 可以获 得更 精确 的参 数 ， 为气 象产 品反演 提
供 更 好 的技术 手段 ． 本文 结合 某 ｘ波段 数 字 阵列
反 映 波 束 指 向．关 于 Ｄ Ｂ Ｆ处 理 及 接 收 校 正 或发
射校 正 ， 可 以参 阅文 献 ［ ２ ］ ．
天气雷 达 ， 对相关 信 号处理 技术作 了初 步探讨 ．
多普勒 天气 雷达利 用云 、 雨 等 气 象 目标 与
１ ２ ８ 个阵元 ， 理论 上 可 以扩展 线 性 动 态达 到 ２ １ ｄ Ｂ
雷 达 之 间 的相 对 运 动所 形 成 的多普 勒 效 应 ， 不但
相位阵列雷达的信号处理与成像技术研究
相位阵列雷达的信号处理与成像技术研究随着科学技术的不断发展，雷达技术越来越受到人们的重视。
其中，相位阵列雷达作为一种新型雷达技术，其应用越来越广泛。
相位阵列雷达的信号处理与成像技术是相位阵列雷达的重要组成部分，本文将从这一方面进行介绍。
一、相位阵列雷达的基本原理相位阵列雷达是一种通过相位控制实现波束形成的雷达技术。
传统雷达通过控制天线的振动状态实现波束形成，而相位阵列雷达通过改变相位来实现波束形成。
在相位阵列雷达中，多个天线互相协同工作，每个天线都有一个特定的相位，这些相位的组合实现了波束的方向和宽度的控制。
二、相位阵列雷达的信号处理相位阵列雷达的信号处理主要分为两部分：波束形成和信号处理。
波束形成是相位阵列雷达的核心技术之一，主要通过改变相位来实现，因此波束形成技术必须精确控制每个天线的相位和振幅。
在波束形成过程中，必须确保不同天线接收到的信号相位一致，这需要相位同步技术的支持。
信号处理主要包括信号的接收、放大、数字化以及基带处理等。
三、相位阵列雷达的成像技术相位阵列雷达的成像技术是相位阵列雷达在目标识别方面的重要应用之一。
在成像过程中，需要进行目标回波信号的采集和处理，以获得目标的位置、形状和尺寸等信息。
相位阵列雷达成像技术主要包括以下几个方面：1.波束形成：通过波束形成技术获得目标的方向和位置信息。
2.回波信号的处理：通过数字信号处理技术对回波信号进行滤波、去除干扰和增强信号等操作，以提高目标识别的准确性。
3.图像重构：通过成像算法对采集到的数据进行处理，重构出目标的形状、大小和位置等信息。
相位阵列雷达成像技术主要有以下优点：1.高分辨率：相位阵列雷达成像技术的分辨率远高于传统雷达，能够识别更小的目标。
2.多功能性：相位阵列雷达成像技术不仅可以用于目标识别，还可以用于测量目标运动状态等应用。
3.抗干扰性：相位阵列雷达成像技术对干扰的抗性强，有利于在强干扰环境下正确地识别目标。
四、相位阵列雷达在航空领域的应用相位阵列雷达在航空领域的应用十分广泛。
MIMO雷达阵列设计及稀疏稳健信号处理算法研究
MIMO雷达阵列设计及稀疏稳健信号处理算法探究摘要：MIMO雷达技术是一种能够实现多输入多输出的雷达系统，由于其在目标检测和参数预估等方面具有很大的优势，受到了广泛的关注。
在本文中，我们将探究MIMO雷达阵列的设计方法，并结合稀疏稳健信号处理算法进行控制和优化。
我们通过试验和仿真验证了该方法的有效性，并对将来的探究方向进行了谈论。
1. 引言雷达技术在军事与民用领域具有广泛的应用，能够实现对目标的探测、跟踪和定位等功能。
传统的单输入单输出（SISO）雷达系统在某些应用中受到了一些限制，如区分率低、抗干扰能力差等。
为了克服这些问题，探究人员开始关注多输入多输出（MIMO）雷达技术。
2. MIMO雷达阵列的设计MIMO雷达系统通过同时发射多个信号并接收回波信号，通过对这些信号进行处理，可以获得更高的区分率和更好的抗干扰能力。
MIMO雷达阵列的设计是实现MIMO雷达系统的关键之一。
起首，我们需要确定阵列的布局。
常见的阵列布局有线性阵列、矩形阵列和圆形阵列等。
不同的布局方式对于目标参数的预估精度和抗干扰能力有不同的影响。
其次，我们需要确定阵列中的天线数目。
天线的数目决定了系统的自由度，可以通过增加天线的数目来提高目标区分率和抗干扰能力。
然而，增加天线的数目也会增加系统的成本和复杂性，因此需要在实际应用中进行权衡。
最后，我们需要确定每个天线之间的距离。
天线之间的距离对于目标定位的精度和区分率有重要影响。
通常状况下，天线之间的距离应控制在波长的几分之一范围内。
3. 稀疏稳健信号处理算法在MIMO雷达系统中，信号处理算法对于实现目标检测和参数预估至关重要。
稀疏稳健信号处理算法是一种能够有效处理MIMO雷达系统中的稀疏信号的方法。
起首，我们需要对接收到的信号进行稀疏表示。
稀疏表示是一种将信号表示为少数非零元素的线性组合的方法。
通过稀疏表示，可以实现对目标的定位和目标参数的预估。
其次，我们需要实现稀疏信号恢复。
稀疏信号恢复是指通过观测到的稀疏信号，还原原始信号的过程。
阵列信号处理
阵列信号处理是信号处理的一个年青的分支，属于现代信号处理的重要研究内容之一，其应用范围很广，可用于雷达、声呐、通信、地震勘察、射电天文和医用成像等众多领域。
阵列信号处理是将一组传感器在空间的不同位置按一定规则布置形成的传感器阵列（尽管采用的传感器的类型可以不同，如天线、水听器、听地器、超声探头、X射线检测器，但是传感器的功能是相同的，它是连接信号处理器和感兴趣的空间纽带），用传感器阵列发射能量和（或）接收空间信号，获得信号源的观测数据并加以处理。
阵列信号处理的目的是从这些观测数据中提取信号的有用特征，获取信号源的属性等信息。
目前，阵列信号处理在雷达及移动通信等领域有着广泛而重要的应用。
在相控阵雷达体制中，自适应波束形成技术在抑制杂波干扰方面起着关键的作用。
在移动通信中，基于阵列信号处理的波达方向估计技术，使移动通信进入一个崭新的阶段。
本论文首先介绍阵列信号处理的基础知识。
在此基础上，着重讨论阵列波束形成技术，非理想线性阵列的雷达信号波达方向和多普勒频率估计，均匀圆形阵列的信号波达方向估计和复杂信号的波达方向及参数估计等四方面内容。
这些内容都是阵列信号处理领域的研究热点。
它们无论对阵列信号处理的理论发展还是实际应用，都有重要的意义。
目前，人们普遍关注在阵列响应矢量未知情况下，自适应波束形成问题，即盲自适应波束形成技术。
本文第一方面介绍了最基本的阵列波束形成方法，即最小均方误差波束形成器，线性约束最小方差波束形成器和基于特征空间的波束形成器（ESB）。
在此基础上，提出一个基于特征空间的盲自适应波束形成算法。
此算法首先根据高分辨波达方向估计方法，估计信号源的波达方向，然后以此方向形成约束导向矢量，进而计算出ESB波束形成算法的最优权矢量，最后，对期望目标形成笔状波束。
此算法能够有效地抑制信号的对消现象，并且能够应用于在波束中有多个期望信号的场合。
当阵列存在各种误差时，一般高分辨波达方向估计方法（如MUSIC）的估计性能严重下降。
相控阵雷达信号处理技术研究
相控阵雷达信号处理技术研究一、前言随着无人机、导弹、飞机等高速飞行器的出现，对雷达探测技术提出了更高的要求。
传统雷达受信号处理能力的限制，难以精确地定位高速飞行器，如此一来，相控阵雷达应运而生。
相控阵雷达通过对发射的多个天线阵列的合理控制，实现在固定的时间内扫描大範围的目标区域并获得目标详细信息的目的。
在使用前，需要对相控阵雷达信号处理技术进行深入研究，使其成为更可靠、更有效的雷达探测手段。
二、相控阵雷达信号处理技术相控阵雷达是利用大量同步工作的单元天线阵列来形成发射波束和接收波束的技术，具有较好的方向性、抗干扰能力、低成本等优点，实现了雷达提高目标检测，追踪、识别、辅助制导及避免干扰等目的。
相控阵雷达信号处理技术是实现该目标的基础。
1.波束形成技术波束形成技术是相控阵雷达的核心技术之一，其主要任务是根据天线阵列的位置、方向、相位等信息，将接收到的回波信号进行复合，形成一个高度指向性的波束，锁定目标并获得目标信息。
波束形成技术的实现需要至少两个天线阵列，每个天线阵列可以向目标发射一次射频脉冲。
通过计算回波信号中各个信号波的相位、幅度等信息，重构出实际目标的衍射面，进而生成方向性很强的波束。
2.信号经纬度补偿技术在相控阵雷达采集到回波信号后，需要对其进行加工处理，使之尽可能地准确反映目标的信息。
信号经纬度补偿技术就是对采集到的回波信号进行补偿，以达到最佳效果的技术。
在信号经纬度补偿技术中，首先要找到最大回波信号点的位置，并以此为中心进行补偿。
其次，还要对信号进行动态压制，去除杂波和干扰信号对检测结果的影响。
因此，信号经纬度补偿技术为相控阵雷达的高精度目标定位提供了有力的工具。
3.目标建模技术相控阵雷达在获得目标信号后，要对其进行建模，以便更好地了解目标的细节信息。
目标建模技术是在目标信号的基础上，通过多种建模算法，提取目标的特征，形成完整的目标模型，从而实现对目标物的高精度检测、跟踪、识别和定位。
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某阵列雷达信号处理
题目要求
某阵列雷达位包括20个天线单元的等距线阵（水平位置），天线间隔0.65m，波长为1.25m。
采用LFM信号，调频带宽B=800kHz，脉冲宽度Te=400us）；雷达为三变T，脉冲重复周期分别为[4100，
4300,4500]us。
对基带复信号的采样时钟为1us。
在一个波位发射的脉冲数为12。
假设两个目标的距离分别为80km和200km，速度分别为300m/s和200m/s，方位分别为0°和1°（相对于阵列的法线方向），信噪比均为-10dB。
在100km内均存在地杂波，杂波的速度谱宽为0.42m/s，杂噪比为60dB。
该雷达的信号处理流程如下图所示，对回波信号一次进行DBF、脉压、MTI、非相干积累CFAR等处理。
处理步骤
程序中使用到数据文件：radar_data.mat，为三维数组3000 × 20× 12，3000为距离单元，20为天线单元数，12为一个波位的脉冲数。
接下来要对数据依次进行DBF、脉压、MTI、CFAR等处理。
1.
首先给出第一个PRT内的时域回波信号，可以看出到前面
1000点左右的距离门都有明显的杂波。
然后给出波束指向为
0°时的DBF处理结果，采用泰勒窗进行加权，程序中控制加
权的旁瓣电平为-30dB满足题目要求。
2. 下图给出脉压后的原始视频，要求副瓣<-35dB。
（LFM信号:
B=800KHz，Te=420us）程序中控制所加的泰勒
窗旁瓣电平为-36dB，脉压过后取出了前暂态点，得到右下
方的脉压结果。
可以看出前面很大一部分脉压后由于杂波的
影响，使得我们难以辨认目标，因而仅靠脉压是不够的，需
要进行进一步的杂波抑制和积累的手段来提取目标信息。
3. 设计四/六脉冲MTI滤波器，给出MTI后的原始视频，选择2个
目标估算对杂波的改善因子。
估计杂波的谱中心和谱宽。
（雷达为三变T：4114：4400：4686 us）
下面首先给出设计出来的四脉冲MTI滤波器的频谱。
横坐标是相对于fr归一化的频率。
左图是整体效果图，右图给出了0频出的凹陷效果，可以看出，杂波抑制可达-150dB具有很好的杂波抑制效果。
下面就利用以上设计出来的MTI滤波器进行杂波抑制，给出MTI后的信号时域波形，如下图所示，结合表格数据，可以看出MTI后目标回波被明显化，同时杂波收到很大的抑制。
4. 对MTI后的原始视频进行非相干积累、CFAR处理，给出非相干积累
后的原始视频和CFAR的噪声电平估计值。
下面给出MTI非相干积累的原始视频和CA-CFAR处理时的检测门限
图，右图是左图的局部放大，可以看出两个目标被检测出来。
5. 估算DBF、脉压、MTI、非相干积累后噪声的功率，脉压、MTI、非
相干积累后目标回波信号的功率，及其SNR。
（选择1~2个目标）
距离单元DBF后
(dB)
脉压后
(dB)
MTI后(dB)
非相干积
累后(dB)
目标1505160.2168187.4噪声2501~280052.707267.074667.478577.0209 SNR93.1254100.5215110.3791
至此，阵列雷达信号处理完毕。
致 谢
很荣幸能听到李老师的讲课。
陈老师眼界开阔，学识渊博，经验丰富，同时态度始终和蔼可亲，很有学者风范。
其次，我深深的被李老师负责任的教学态度所打动，陈老师您始终以我们学习，理解和掌握知识为目的，让我们很受启发，我们都从心底敬佩感激您这样以为不辞艰辛为学生着想的教师。
最后，再次感谢李老师，希望以后还能有更多的机会向您学习！。