雷达信号处理中自适应波束形成算法的研究与实现

发布时间：2022-12-18 02:29

　　当前,雷达系统面临复杂电磁环境与高性能指标要求,不仅要求其具有实时性,同时要求其具备抗干扰,抗辐射等特性。其中,数字波束形成作为相控阵雷达信号处理器的核心模块之一,可以实现对天线阵列接收信息的充分利用。本文立足于国家部委项目,研究任务主要由两部分组成:自适应波束形成算法及硬件实现。1.研究了经典的自适应波束形成的准则,并对其进行简单的分析和比较。对LMS（最小均方误差算法）,RLS（递归最小二乘法）,以及SMI（采样协方差矩阵求逆）算法进行建模仿真,对比分析了三种算法的数理特性。针对SMI运算的复杂性,通过引入辅助矢量,建立了导向矢量与协方差矩阵之间的线性方程组,并采用CG（共轭梯度法）算法完成线性方程组的求解,从而得到波束形成加权矢量的值。在雷达实际应用中,其波束驻留周期有限,因此阵列接收到数据快拍数也是有限的,使得波束形成器的性能下降,针对此问题,研究了一种对角加载算法,并将其与CG算法相结合,得到基于CG算法的稳健波束形成算法,通过建模仿真验证了该算法在有限采样快拍数下的稳健性。2.基于宽带自适应波束形成,比较分析了ISM（非相干信号子空间方法）、CSM（相干信号子空间方法）对非... 

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自适应波束形成算法研究现状
        1.2.2 波束形成工程实现研究现状
    1.3 本文的研究内容及工作安排
第二章 波束形成理论基础
    2.1 数字波束形成系统结构
    2.2 阵列数据模型
        2.2.1 窄带信号模型
        2.2.2 宽带信号模型
    2.3 波束形成性能度量
        2.3.1 波束方向图
        2.3.2 输出信干燥比
    2.4 自适应波束形成准则
        2.4.1 最大信噪比准则
        2.4.2 最小均方误差准则
        2.4.3 线性约束最小方差准则
    2.5 本章小结
第三章 自适应波束形成算法
    3.1 经典自适应波束形成算法
        3.1.1 LMS算法
        3.1.2 RLS算法
        3.1.3 SMI算法
        3.1.4 CG算法
        3.1.5 仿真分析
    3.2 对角加载自适应波束形成算法
        3.2.1 对角加载原理
        3.2.2 对角加载算法
        3.2.3 仿真分析
    3.3 本章小结
第四章 宽带自适应波束形成
    4.1 非相干信号子空间法(ISM)
    4.2 相干子空间法(CSM)
    4.3 仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 基于FPGA的波束形成器电路设计与实现
    5.1 单精度浮点数格式及相应IP核简介
    5.2 浮点数累加器IP核设计
        5.2.1 CG模块累加器的设计
        5.2.2 协方差矩阵模块累加器的设计
    5.3 总体设计方案
    5.4 模块设计
        5.4.1 输入数据预处理模块
        5.4.2 协方差矩阵模块
        5.4.3 CG算法模块
        5.4.4 加权系数求解模块
        5.4.5 加权求和模块
    5.5 功能验证
        5.5.1 验证方法
        5.5.2 测试向量的生成
        5.5.3 协方差矩阵模块功能验证
        5.5.4 加权系数求解模块功能验证
        5.5.5 整体功能验证
    5.6 基于FPGA的综合
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3721149