阵元，是指具有一定循环对称性的信号，可以通过正弦余弦信号的加权和来表示。可以理解为一组数学公式，用来描述某个实际场景下的信号变化情况。阵元广泛应用于声学、电磁、光学等领域，是进行传感器阵列信号处理的基础。
在阵元理论中，常常用到的概念是相位对齐和方向对齐，即要使阵元中每个传感器接受到的信号在相位和大小上完全一致。
按照不同的应用目标，阵元可以分成不同的类型。其中，波束形成阵列是将多个传感器中的信号在一定条件下合成一个大信号，提高传感器的工作效率。自适应阵列是在波束形成的基础上，增加了可变的加权因子，可以自动调整阵元权值、方向和形状等参数。
此外，还有圆形阵列、线性阵列、矩形阵列等形式，多个阵列可以组成复合阵列，可以满足不同场景下的实际应用需求。
声波阵列传感器广泛应用于人机语音交互、音频采集等领域，通过阵列信号处理技术可以大大提高人机交互的准确度，减少周围噪音对交互的干扰。在航空航天领域，电磁波阵列可以用于雷达监测和数据传输，可以实现对大范围目标的发现和跟踪，同时还可以应用于卫星通信的数据链路建立。在地震勘探、医学成像等领域中，也有广泛的应用。
阵元信号处理中，存在着各种外界干扰因素，如噪声、多径效应等。因此，对于阵列的处理需要注意随机干扰来源的影响，以及阵元匹配的精度问题，特别是阵列传感器中的泄漏问题。为了解决这些问题，需要进行模型优化，优化算法的性能，同时还需要考虑不同类型阵列之间的互联问题。
当前，针对阵元的优化方法主要包括基于梯度和基于估计的优化方法。基于梯度的优化方法需要准确的关于各种属性的先验知识，同时计算复杂度较高；而基于估计的方法则需要更多的实验数据和计算量，但是代价是可以取得更好的优化效果。
关注微信