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基于信号子空间投影的波束形成方法
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2018-02-28
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波束形成是将多个传感器设置在空间不同位置组成一个阵列，并利用这一阵列对空间信号进行接收和处理的方法，它能够提取某些方向上感兴趣的信号，同时抑制干扰和噪声。因此，通常把波束形成器看成空间滤波器，它是常用的一种空间处理结构，可以用来确定目标方位、抑制强干扰并增强对弱信号的接收。
波束形成的实现方法基本分为两类，第一类是按照引导角对各个阵元输出数据进行加权，然后相加，最后计算和波束的功率，这就是通常所说的阵列常规波束形成；第二类是先计算各阵元输入数据的协方差矩阵，然后按照某种准则，根据引导方位和协方差矩阵计算全空间的角度谱。
声矢量阵较传统的声压阵具有明显优势，例如采用声压振速联合处理算法，可以更好地抑制各向同性和各向异性噪声，并且已经成为国内学者提出的关于声矢量阵信号处理的经典方法，但现有方法都是通过矩阵方式对观测信号进行组织和处理的，没有充分利用矢量阵信息多维数据之间的关联关系，以形成充分挖掘矢量信息的数据处理方法。
本文将声矢量阵输出进行三阶张量建模，利用高阶奇异值分解得到信号子空间，通过阵列流形向该信号子空间投影，并对投影分量采用奇异值加权的方法，强化信号子空间上的投影分量，从而突出目标方位，最后通过执行最大化搜索得到目标方位。
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