《稳健自适应波束形成算法研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稳健自适应波束形成算法研究（学位论文-工学）（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、论 文 题 目 ： 稳 健 自 适 应 波 束 形 成 算 法 研 究专 业：信号与信息处理硕 士 生：董懿蓓 (签名 )指导教师：曾召华 (签名 )摘 要阵 列 信 号 处 理 作 为 信 号 处 理 领 域 中 的 一 个 重 要 分 支 ， 其 应 用 涉 及 到 雷 达 、 声 纳 、 通信 以 及 医 疗 诊 断 等 多 种 领 域 。 寻 求 稳 健 的 阵 列 信 号 处 理 算 法 一 直 是 广 大 研 究 者 追 求 的 目标 。 本 文 研 究 了 自 适 应 波 束 形 成 算 法 中 一 些 现 有 算 法 ， 并 对 其 进 行 了 改 进 ， 使 之 更 加 具有
2、 稳 健 性 ， 适 应 于 更 加 复 杂 和 恶 劣 的 环 境 。本 文 从 阵 列 信 号 建 模 的 角 度 阐 述 了 波 束 形 成 的 基 础 理 论 。 对 于 稳 健 自 适 应 波 束 形 成算 法 从 两 个 方 面 进 行 了 研 究 。 一 方 面 ， 从 增 强 信 号 算 法 方 面 考 虑 ， 当 存 在 导 向 矢 量 误 差时 ， 首 先 针 对 Capon 波 束 形 成 算 法 在 导 向 矢 量 不 确 定 集 约 束 下 进 行 了 求 解 。 然 后 研 究 了LSMI 算 法 ， 针 对 稳 健 的 加 载 样 本 矩 阵 求 逆 ( LSMI
3、) 波 束 形 成 算 法 ， 给 出 了 求 解 方 法 ， 获得 了 加 载 电 平 的 准 确 计 算 公 式 ， 而 且 得 出 最 优 加 载 量 为 负 值 ， 且 与 约 束 参 数 的 选 取 无 关 。利 用 对 角 加 载 可 以 使 算 法 取 得 良 好 的 波 束 指 向 ； 另 一 方 面 ， 从 抑 制 干 扰 算 法 方 面 考 虑 ，当 存 在 干 扰 时 ， 为 了 使 LSMI 波 束 形 成 算 法 的 抗 干 扰 性 能 得 到 改 善 ， 提 出 利 用 线 性 干 扰参 数 约 束 ( LJC) 来 实 现 。 文 章 中 对 LJC- LSMI
4、波 束 形 成 算 法 进 行 了 建 模 与 求 解 ， 得 到 了最 优 加 权 矢 量 的 表 达 式 ， 并 给 出 了 具 体 的 求 解 方 法 。 利 用 线 性 干 扰 参 数 约 束 方 法 更 好 的抑 制 了 干 扰 ， 降 低 旁 瓣 。 在 主 瓣 存 在 干 扰 情 况 下 ， 针 对 基 于 阻 塞 矩 阵 实 现 主 瓣 干 扰 抑 制的 波 束 指 向 偏 移 问 题 ， 提 出 了 一 种 基 于 对 角 加 载 与 线 性 约 束 相 结 合 的 方 向 图 保 形 方 法 。利 用 对 角 加 载 实 现 波 束 指 向 的 准 确 校 正 ， 利 用
5、线 性 约 束 实 现 其 它 干 扰 方 向 的 准 确 置 零 ，有 效 实 现 了 预 期 的 自 适 应 波 束 形 成 效 果 。文 中 基 于 MATLAB 环 境 ， 通 过 对 各 种 算 法 的 仿 真 分 析 验 证 了 理 论 分 析 的 正 确 性 和 算法 的 有 效 性 。关 键 词： 阵 列 信 号 处 理 ； 波 束 形 成 ； 对 角 加 载 ； 线 性 约 束 ； 稳 健 性研究类型：理 论 研 究Subject ： Research on Robust adaptive beamforming algorithmSpecialty ： Signal and
6、 Information ProcessingName ： Dong Yibei （ Signature）Instructor： Zeng Zhaohua （ Signature）ABSTRACTAs all important branch of the signal processing domain, the array signal processing isapplied to many areas such as radar, sonar, communication and biomedical testing. Numerousresearchers are trying to
7、 research robust array sierra processing algorithms. Several classicalalgorithms are studied to improve the robustness, which makes the system more robust for thecomplicated scenario.In this paper, the basic theory of beamforming is described from the point of array signalmodeling. Two aspects are r
8、esearched about robust adaptive beamforming algorithm. On theone hand, from the enhanced signal algorithm, when steering vector errors exist, it is solvedthe problem of the Capon beamforming algorithm under the steering vector uncertainty setconstraint. And then studied LSMI algorithm, for the robus
9、t loading sample matrix inversion( LSMI) beamforming algorithm, a solution is given, therein the precise formula for loadinglevel is obtained, and it deduces that the optimal loading level is negative, and bears norelation to the constraint parameter. The algorithm can gain good beam steering throug
10、hdiagonal loading. On the other hand, from the interference suppression algorithm, wheninterference existing, the linear jammer parameter constraint (LJC) is proposed in order toimprove the jammer resisting performance of LSMI. The LJC-LSMI beamforming algorithmis modeled and solved, the expression
11、of the optimal weighting vector is gained, and thesolving method is given particularly. The interference suppression and sidelobe attenuationis improved via LJC. For the problem of beam direction offset that caused by mainlobeinterferences suppression based on blocking matrix, a pattern reshaping me
12、thod is proposedon the base of coalition between diagonal loading and linear constraints. The diagonal methodis used to correct the beam direction and the linear constraints is used to certify the patternnulling in the interference direction, so the expected adaptive beamforming is obtained.Simulati
13、on results show that many algorithms attest its correctness and effectivenessbased on MATLAB.Key words ： Array Signal Processing; Beamforming; Diagonal Loading; LinearConstraints; RobustnessThesis ： Basic Research目录目 录1 绪 论 . 11.1 引 言 . 11.2 课 题 研 究 的 意 义 . 21.3 课 题 研 究 的 现 状 和 趋 势 . 31.4 论 文 结 构 安 排 . 42 波 束 形 成 的 基 础 理 论 . 52.1 阵 列 天 线 信 号 模 型 . 52.1.1 理 想 情 况 下 的 数 学 模 型 . 52.1.2 信 号 误 差 时 的 数 学 模 型 . 62.1.3 等
