波束形成和空间谱估计有什么区别?

来源：千锋教育

发布人：xqq

时间： 2023-10-19 05:26:28

一、什么是波束形成

波束形成是对传感器接收到的数据进行加权处理，使其形成一定的波束形状。

该波束的作用就是：1、允许感兴趣信号方向的信息通过，对其形成增益；2、抑制掉不感兴趣方向的信号。用更专业细分的说法，作用1是自适应波束形成算法，而作用2是自适应零点算法。这两个方向组成了阵列信号处理的一个重要部分——自适应空域滤波。MVDR就是其中的经典代表。

可以说，波束形成是一种空域滤波方法，其研究内容是设计一组空域滤波器的加权向量，使得感兴趣方向的信号无失真地通过，同时抑制噪声和其他方向的干扰。也就是说，你拿这个加权系数乘以接收数据矩阵，就能恢复期望方向信号的波形。

二、什么是空间谱估计

空间谱估计中有个谱的概念，是应用传感器阵列中各个传感器阵元在空间中不同位置点之间的关系去估计空间信号的参数，其中各个传感器阵元在空间中不同位置点之间的关系就是谱的提法来源，并且注意空间谱并不是要形成波束，更侧重于估计。

空间谱估计的主要的功能是对空间信号进行定位、跟踪或者为其它方法提供所需要的参数，主要被应用于估计信源的个数、位置以及空域参数等。而波达方向估计是空间谱估计研究领域中最重要的任务之一。对于许多简单的应用场景，空间谱估计就等价为波达方向估计。空间谱估计的主要代表是子空间类方法，其中包括多重信号分类（Music）和旋转不变子空间（ESPRIT）算法。该类方法在分辨能力上突破了传统的瑞利极限，被称为超分辨算法。

空间谱估计方法一般可以分为三类，名列前茅类为波束扫描类方法，也就是拿波束形成器对各个方向进行空域滤波，然后再计算各个方向分离出信号的功率值，从而得到功率-角度的谱图。第二类是子空间类算法，利用与噪声子空间正交或拟合信号子空间的形式，得到各方向导向矢量与子空间的正交或相似程度随角度变化的谱图。第三类是稀疏类方法，利用信号方向在整个空域内稀疏的特性，最小化各目标参数的同时求出最稀疏的解，从而估计出几个信号的方向和功率值。

三、波束形成和空间谱估计的区别

总体来讲，波束形成是用形成一定波束的方法来增强感兴趣信号抑制干扰，这点也是它为何叫空域滤波的原因，干的就是滤波的事，只不过是在空间上的滤波，而最终可能会有利于信号的检测，或者是方位的估计，但终归是后续处理了；而空间谱估计则是着重在估计上，并且是用空间中不同位置点之间的关系来进行估计。目的不同，自然是两个不同的领域，当然可能殊途同归，最后滤波滤着滤着，滤的好了就把方位角估计了，而空间谱中的子空间法也大量的用在自适应空域滤波上。

以上就是关于波束形成和空间谱估计的知识希望对大家有帮助。

声明：本站稿件版权均属千锋教育所有，未经许可不得擅自转载。