快速稳健的自适应波束形成算法研究（可复制论文）.pdf

摘要阵列信号处理广泛应用于雷达、声纳、通讯、地震勘探、射电天文、医学成应用中受阵列系统误差影响严重。对此,本文研究快速稳健的自适应波束形成技术。在分析阵列误差对自适应波束形成性能影响的基础上,考虑实际工程对算法计算复杂度的要求,提出两种快速稳健的自适应波束形成算法,现总结如下:岢鲆恢治冉〉南咝栽际鳯自适应波束形成算法。期望信号导向矢量的估计不准导致传统自适应算法中期望信号被当作干扰抑制掉,严重影响系统的输出采用线性约束惴ǖ樟驳玫阶钣湃ㄊ噶俊8梅椒ㄖ械枷蚴噶亢腿ㄊ噶均能收敛到最优值,而且本文推导给出两个迭代步长的选取参考。该方法由于采用迭代算法,避开矩阵求逆运算,因此运算复杂度较低,而且计算机仿真验证了该方法对指向误差、阵元位置误差和阵元相位误差具有良好的稳健性。岢龌谔卣骺占涞目焖僮允视Σㄊ纬伤惴ā;谔卣骺占涞淖允视Σㄊ成算法对阵列误差具有较好的稳健性,但存在以下问题:第一,信号子空间的获取均涉及矩阵的特征分解运算,运算量很大;第二,在非平稳环境下扇或阵列平台运动颐俏薹ɑ袢∽愎坏挠行Р裳悖ǖ贾露允菹喙鼐卣淖允视Υ恚缓蠼诱蠹兜枷蚴噶肯蛐藕抛涌占渫队白魑Hㄊ噶浚成子阵级波束形成。本文算法作为一种降维自适应波束形成方法,不仅所需运算量小,而且通过计算机仿真验证了此算法能够在小快拍数条件下收敛,并对指向误差和阵列幅相误差具有良好的稳健性。关键词:阵列信号处理特征空间像等多种军事和国民经济应用领域。但是,在理论上高性能的阵列处理方法实际性能。本文基于导向矢量展开算法,梯度搜索真实的期望信号导向矢量,同时的估计不准确,由此得到的信号子空间与真实信号子空间相差较大,进而影响算法的性能。本文将阵列均匀划分为互不重叠的若干子阵,在子阵内做基于稳健波束形成子阵摘要雷达信号处理国家重点实验室
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第一章绪论§研究背景及其意义近年来,阵列信号处理【孔魑P藕糯淼囊桓鲋匾7种В谕ㄐ拧⒗状铩以形成传感器阵列,用传感器阵列接收空间信号,并对空间信号进行采样,得到含有信号源信息的空间离散观测数据。阵列信号处理的目的是通过增强接收信号的信噪比,从采样数据中获取信号特征,如信号源数目估计、信号传播方向波束形成技术作为阵列信号处理的一个主要研究方向,其目的是对接收信号进行空域滤波,增强期望信号的功率的同时抑制不希望的干扰和噪声以提高系统输出信干噪比。波束形成技术将天线阵接收的信号通过一定的加权合并,使阵列天线方向图的主瓣指向期望信号方向以保证此方向的增益恒定,而使系统总的输出功率最小达到增强期望信号、抑制干扰和噪声的目的,通过改变阵列的权值可使波束形状随之变化。波束形成技术的核心是对接收信号所加权值的选取,以此可分为普通波束形成技术和自适应波束形成技术【¨。普通波束形成技术的权系数是固定的,通常是用匹配滤波的方法求得,抗干扰性差。而自适应波束形成等效为一维纳滤波过程,能够随变化的信号环境自动调节权系数,使得波束主瓣对准自适应波束形成技术可通过以下三种最优准则选取权系数:最小均方误差准则、最大信噪比准则和线性约束最小方差准则。这三个最优准则在理论上是等效的【姗,实际上均为维纳滤波过程。但它们需满足不同的已知条件,并具有各自的优缺点。我们需根据不同情况选取合适的准则进行即信号的相关矩阵不可能精确已知,因此实际的自适应算法可分为快处理算法土硭惴如最小均方惴ā劲螅萃谱钚《自适应波束形成技术在理论上具有十分优良的性能,然而在实际环境中整个阵的估计不准和系统误差缯笤O煊ξ蟛睢⑼ǖ榔德氏煊ξ蟛睢⒄笤N恢萌哦声纳、地震、勘探、射电天文等领域获得了广泛应用和迅速发展。它的研究对象是携带有信号的空间传播波。阵列信号处理是指在空间分开布置一系列的传感器位筒ㄐ蔚炔问兰啤U罅行藕糯淼姆椒òㄍ臣朴胱允视Υ砑际酢期望信号方向,零陷对准干扰方向,以加强有用信号并抑制干扰,可以有效提高系统的性能,因此得到广泛的应用。自适应波束形成。由于实际中我们