陣列信號處理是對放置在不同位置的多個傳感器所接收或發(fā)射的空間信號進(jìn)行處理，相較于單個傳感器，傳感器陣列能夠靈活控制波束指向、提高信號增益和分辨率。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)方法逐步應(yīng)用于信號參數(shù)估計(jì)，形成了以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。然而，由于現(xiàn)代雷達(dá)與信息技術(shù)的發(fā)展，信號環(huán)境正變得日趨復(fù)雜，對信號參數(shù)估計(jì)的有效性和實(shí)時性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的陣列設(shè)計(jì)以及信號參數(shù)估計(jì)方法面臨的挑戰(zhàn)主要包括：

(1) 為避免參數(shù)估計(jì)模糊的問題，陣元的間距需要小于或等于半波長，但是當(dāng)陣列的工作頻率過高時，在半波長范圍內(nèi)安裝的兩個陣元可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的互耦效應(yīng)，導(dǎo)致參數(shù)估計(jì)性能急劇下降甚至失效。此外，對于均勻線陣來說，為了提高參數(shù)估計(jì)的分辨率，需要通過增加陣元數(shù)目的方法來擴(kuò)大陣列孔徑，但是這會增加硬件系統(tǒng)的成本。

(2) 在模型驅(qū)動方法中，子空間類方法的計(jì)算復(fù)雜度相對較低，但是不適用于低信噪比和小快拍數(shù)的情況； 稀疏表示類方法在低信噪比和小快拍數(shù)情況下的性能相對較好，但會以相對較大的計(jì)算量為代價，導(dǎo)致信號參數(shù)估計(jì)的實(shí)時性較差。模型驅(qū)動方法有較為明確的統(tǒng)計(jì)學(xué)或物理學(xué)含義，但是模型的構(gòu)建嚴(yán)重依賴于先驗(yàn)知識和假設(shè)，在網(wǎng)格失配、陣列互耦合多徑傳播等非理想情況下，模型驅(qū)動方法對誤差的適應(yīng)能力較差，導(dǎo)致信號參數(shù)估計(jì)性能嚴(yán)重下降甚至完全失效。雖然有相應(yīng)的校正和補(bǔ)償方法，但通常只適用于特定類型的情況，模型驅(qū)動方法的普適性仍然受到一定的制約。

(3) 數(shù)據(jù)驅(qū)動方法是利用大量的數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，從而建立輸入和輸出之間的映射關(guān)系。相較于模型驅(qū)動方法，數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的計(jì)算復(fù)雜度相對較低，信號參數(shù)估計(jì)的實(shí)時性較好。此外，由于數(shù)據(jù)驅(qū)動方法通過對非理想情況下的訓(xùn)練樣本進(jìn)行特征提取，因此對不同類型誤差的適應(yīng)能力相對較好。然而，數(shù)據(jù)驅(qū)動方法往往需要大量的訓(xùn)練樣本，并且網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的可解釋性較差，導(dǎo)致對未知數(shù)據(jù)的泛化能力相對較差。

本書共6章。第1章介紹了信號參數(shù)估計(jì)的研究背景和意義，梳理了當(dāng)前信號參數(shù)估計(jì)方法所面臨的主要挑戰(zhàn)，對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和介紹； 第2章構(gòu)建了深度展開網(wǎng)絡(luò)的框架； 第3章針對遠(yuǎn)場信號角度不屬于網(wǎng)格劃分的角度集合問題，通過構(gòu)建相應(yīng)的深度展開網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場信號的離網(wǎng)格角度估計(jì)； 第4章為了突破網(wǎng)格劃分的局限性，通過構(gòu)建相應(yīng)的深度展開網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場信號的無網(wǎng)格角度估計(jì)； 第5章針對非理想情況下的遠(yuǎn)場信號參數(shù)估計(jì)問題，通過構(gòu)建相應(yīng)的深度展開網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)陣元互耦情況下的遠(yuǎn)場信號角度和互耦系數(shù)估計(jì)，以及多徑傳播情況下的遠(yuǎn)場信號角度和功率估計(jì)； 第6章在遠(yuǎn)場信號參數(shù)估計(jì)的基礎(chǔ)上，針對混合信號情況下的識別以及參數(shù)估計(jì)問題，通過構(gòu)建相應(yīng)的深度展開網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場信號角度估計(jì)以及近場信號角度和距離估計(jì)。

本書由蘇曉龍負(fù)責(zé)全書的組織編排及統(tǒng)稿工作； 劉振、戶盼鶴、龔政輝、黎湘負(fù)責(zé)本書部分章節(jié)的編寫。

本書的出版獲得了國家自然科學(xué)基金(No．62401585)的資助，在此表示感謝。在編寫的過程中，劉永祥、姜衛(wèi)東、高勛章提出了寶貴的意見和建議，劉天鵬、張雙輝、師俊朋、關(guān)東方等也給予了幫助。在此一并致以衷心的感謝！

由于作者水平有限，書中難免有錯誤和不當(dāng)之處，懇請讀者批評指正。

作者2025年5月