稳健自适应波束形成算法研究与实现

发布时间：2017-04-08 23:20

  本文关键词：稳健自适应波束形成算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自适应波束形成是阵列信号处理的一个主要研究方向,在实际中有着广泛的应用。阵列接收到的期望信号的导向矢量和信号协方差矩阵在周围复杂的电磁环境下难免存在失配,当这种失配存在时会导致数字波束形成器的性能急剧下降。因此研究阵列存在各种失配情况下的稳健波束形成算法具有重要意义。本文围绕自适应波束形成算法的稳健性问题,首先在阐述自适应阵列信号处理的基础上分析了传统的三种稳健自适应波束形成算法：对角加载算法、基于特征空间的稳健算法和最坏情况下性能最优算法,这些算法对特定失配都缺少严格的理论基础。接着研究了基于迭代方法实现的期望信号导向矢量修正和基于导向矢量直接估计的稳健波束形成算法,这两种算法以自适应波束形成算法性能下降的本质原因即导向矢量失配作为切入点来提高算法的稳健性,特别是基于导向矢量直接估计的算法仅需要期望信号入射区域的信息。然后针对上述两种算法计算效率较低不利于实现的缺陷提出了一种基于特征空间的利于实现且快速收敛的稳健算法,该算法不仅估计了期望信号导向矢量,还重构了期望信号加干扰协方差矩阵,并对协方差矩阵进行补偿来解决低信噪比下算法性能下降的问题。最后设计了基于高速ADC+FPGA+DSP硬件架构的自适应波束形成系统,阐述了系统总体设计要求和实现方案并分析了信号处理的流程,采用了Jacobi方法作为DSP中基于特征空间波束形成算法求解特征值和特征向量的解决方案,验证了DSP中波束形成算法的可行性。
【关键词】：稳健波束形成 导向矢量估计 快速收敛 Jacobi方法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-10
• 1.1 研究目的与意义7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.3 论文主要工作及内容安排9-10
• 2 阵列信号处理原理10-17
• 2.1 阵列信号处理数学模型10-13
• 2.2 最优波束形成13-14
• 2.3 波束形成器性能度量14-16
• 2.4 本章小结16-17
• 3 传统稳健自适应波束形成算法17-31
• 3.1 引言17
• 3.2 稳健自适应波束形成算法17-27
• 3.2.1 对角加载稳健自适应波束形成算法17-20
• 3.2.2 特征空间稳健波束形成算法20-24
• 3.2.3 最坏情况性能最优稳健波束形成算法24-27
• 3.3 仿真分析27-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 改进的稳健自适应波束形成算法31-53
• 4.1 基于迭代方法实现导向矢量修正的稳健自适应波束形成31-36
• 4.1.1 算法描述31-34
• 4.1.2 仿真分析34-36
• 4.2 基于导向矢量直接估计的稳健自适应波束形成算法36-42
• 4.2.1 算法描述36-39
• 4.2.2 仿真分析39-42
• 4.3 基于特征空间的快速收敛稳健自适应波束形成算法42-51
• 4.3.1 SPI协方差矩阵估计42-45
• 4.3.2 期望信号导向矢量估计45-47
• 4.3.3 低信噪比下SPI协方差矩阵的补偿47
• 4.3.4 仿真分析47-51
• 4.4 本章小结51-53
• 5 波束形成系统设计53-63
• 5.1 硬件系统总体设计53-55
• 5.1.1 系统设计要求53-54
• 5.1.2 硬件系统组成54-55
• 5.2 关键电路模块55-58
• 5.2.1 电源模块56
• 5.2.2 时钟模块56-57
• 5.2.3 DDR3模块57-58
• 5.2.4 以太网模块58
• 5.3 波束形成算法实现研究58-62
• 5.3.1 信号处理流程58-59
• 5.3.2 算法软件设计59-61
• 5.3.3 DSP算法验证61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 总结63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士期间参与的科研项目69

【参考文献】

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1 陈常款;小快拍低信噪比下稳健自适应波束形成算法研究[D];西安电子科技大学;2012年

  本文关键词：稳健自适应波束形成算法研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293924