电子科技大学：《现代数字信号处理理论与算法 Modern theory and algorithm of digital signal processing》课程教学资源（课件讲稿）07 Array Signal Processing

CH7 Array Signal Processing Introduction to Fundamental Theory and applications Source 2 Source 1 Source n Sensor m Sensor 1 Sensor 2

CH7 Array Signal Processing Introduction to Fundamental Theory and applications

最大天文望远镜将开建可观测130亿 光年宇宙 世界最大的天文望远镜“30米望远镜”将于2014年 4月在夏威夷冒纳凯阿火山顶开工建设。整个项目预 计耗资约10亿美元，由美国、加拿大、中国、日本 等国共同参与。 o建成后的望远镜直径约30米，观测范围将是日前使 用的最大光学望远镜的9倍，清晰度将提高3倍，可 帮助科学家观测距地球130亿光年的宇宙区域景象， 还可以观测宇宙早期形成的星体和星系。 2020-01-18 2

最大天文望远镜将开建 可观测130亿 光年宇宙  世界最大的天文望远镜“30米望远镜”将于2014年 4月在夏威夷冒纳凯阿火山顶开工建设。整个项目预 计耗资约10亿美元，由美国、加拿大、中国、日本 等国共同参与。  建成后的望远镜直径约30米，观测范围将是目前使 用的最大光学望远镜的9倍，清晰度将提高3倍，可 帮助科学家观测距地球130亿光年的宇宙区域景象， 还可以观测宇宙早期形成的星体和星系。 2020-01-18 2

天文学宝地 o望远镜将建在夏威夷大岛的冒纳凯阿火山顶上，这座 海拔4205米的死火山堪称天文学宝地，一年中有300 天视野清晰。 0大岛上人口稀少，在这里观测不会受到城市照明设施 干扰。 o冒纳凯阿火山上现在就有12架天文望远镜，其中最大 的是直径10米的“凯克”望远镜。 2020-01-18 3

天文学宝地  望远镜将建在夏威夷大岛的冒纳凯阿火山顶上，这座 海拔4205米的死火山堪称天文学宝地，一年中有300 天视野清晰。  大岛上人口稀少，在这里观测不会受到城市照明设施 干扰。  冒纳凯阿火山上现在就有12架天文望远镜，其中最大 的是直径10米的“凯克”望远镜。 2020-01-18 3

Contents o Introduction o Array signal model o Low resolution Methods o High resolution Methods o Applications o Future Directions 2020-01-18 4

2020-01-18 4 Contents  Introduction  Array signal model  Low resolution Methods  High resolution Methods  Applications  Future Directions

S1.Introduction o General Problem o Basic Approach o Applications o Reference 2020-01-18 5

2020-01-18 5 S1. Introduction  General Problem  Basic Approach  Applications  Reference

General Problems 5(t) 2(t) x(t) x2(t)x3(t) xa(t)xs(1)x6(1) Find: 1.Number of sources 2.Their direction-of-arrivals (DOAs) 2020-01-18 3.Signal Waveforms 6

2020-01-18 6 General Problems Find： 1. Number of sources 2. Their direction-of-arrivals (DOAs) 3. Signal Waveforms

Basic Problem and Approach o Problem: Detect and locate n radiating sources by using an array of m passive sensors. o Approach: Determine energy distribution over space thus the name“spatial spectral analysis” 2020-01-18 7

2020-01-18 7 Basic Problem and Approach  Problem:  Detect and locate n radiating sources by using an array of m passive sensors.  Approach:  Determine energy distribution over space  thus the name “spatial spectral analysis

Applications o Goal of array signal processing Deduce the following information through wave-fields: o Source localization as in radar,sonar,astronomy, seismology o Source waveform estimation as in communication o Imaging of the scattering medium as in medical diagnosis, seismic exploration,etc. o Emitted energy: Acoustic,electromagnetic,mechanical o Receiving sensors: Hydrophones,antennas,seismometers 2020-01-18 8

2020-01-18 8 Applications  Goal of array signal processing  Deduce the following information through wave-fields:  Source localization as in radar, sonar, astronomy, seismology  Source waveform estimation as in communication  Imaging of the scattering medium as in medical diagnosis, seismic exploration, etc.  Emitted energy:  Acoustic, electromagnetic, mechanical  Receiving sensors:  Hydrophones, antennas, seismometers

具体应用方式 ·在噪声和干扰存在的情况下，检测出信号的存在 。在噪声和干扰存在的情况下，估计出信号的波形 ·数字通信信号通过多个路径传输，检测出信息序列 ·在噪声存在的情况下，估计出多个平面波信号的入射方向； ·对入射信号和噪声场构造出其时域和空域的谱估计； ·把发射信号调向一个特定的空间方向 2020-01-18 9

2020-01-18 9 具体应用方式 • 在噪声和干扰存在的情况下，检测出信号的存在 • 在噪声和干扰存在的情况下，估计出信号的波形 • 数字通信信号通过多个路径传输，检测出信息序列 • 在噪声存在的情况下，估计出多个平面波信号的入射方向； • 对入射信号和噪声场构造出其时域和空域的谱估计； • 把发射信号调向一个特定的空间方向

()阵列在雷达中的应用 在雷达中是首先得到应用的。一般是主动系统，发射和接收。 ()最早二战中的美国海军火控雷达和高精度导航和轰炸雷 达，英国的测高雷达等 (2)目前的一些军事系统：Pave PAWS雷达一战略导弹检测 85年，AEGIS相控阵雷达90年。非军事系统的：空中交 通管制雷达； (3)在地基雷达和舰载雷达中，即使在多径的情况下，一般可 以把信号和干扰建模成入射的平面波信号； (4)星载、机载雷达中必须考虑地杂波的问题。在模型中必 须要包含空域扩展干扰。 2020-01-18 10

2020-01-18 10 (1) 阵列在雷达中的应用 在雷达中是首先得到应用的。一般是主动系统，发射和接收。 (1) 最早二战中的美国海军火控雷达和高精度导航和轰炸雷 达，英国的测高雷达等 (2)目前的一些军事系统：Pave PAWS 雷达—战略导弹检测 85年，AEGIS相控阵雷达90年。非军事系统的：空中交 通管制雷达； (3)在地基雷达和舰载雷达中，即使在多径的情况下,一般可 以把信号和干扰建模成入射的平面波信号； (4)星载、机载雷达中必须考虑地杂波的问题。在模型中必 须要包含空域扩展干扰