复杂电磁环境下的稳健波束形成算法研究

发布时间：2017-05-28 08:06

  本文关键词：复杂电磁环境下的稳健波束形成算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复杂电磁环境下的自适应波束形成,其稳健性是信号处理的一个关键问题。稳健波束形成在近二十年来,一直是一个热门的研究方向。本文主要研究了复杂电磁环境下的稳健波束形成算法,首先本文分析了一些经典的稳健自适应波束形成算法,例如对角加载、特征空间等算法,验证并对其提出了改进;同时研究了非圆信号的稳健波束形成算法。本文的主要工作为:1、详细列出了几种波束形成的最优准则,并且分析了这几种准则的相同点、不同点、优缺点以及它们之间的相互关系;2、研究了一些经典的稳健波束形成算法:如对角加载类算法、特征空间算法等。针对模约束算法、不确定集约束算法、最差性能最优化算法,阐述了它们的原理并验证了其性能;3、研究了在特定的低快拍大阵元数条件下,凸组合、广义线性组合算法的稳健性。并且提出了基于伸缩锐化矩阵的线性组合算法,该算法在低快拍大阵元数条件下,特别是在阵元数大于快拍数的情况下,其它稳健性算法几乎已经失效,而本算法依然具有很好的稳健性;4、研究了基于空域滤波思想的稳健波束形成算法。如协方差矩阵重构与双层波束形成算法。从这两种算法的研究中得出了一种新的思路:其实是因为采样信号中包含期望信号才会导致波束稳健性问题,那么可以通过去掉采样信号中的期望信号来解决,仿真证明其效果是很好的;同时进一步研究了重构类算法的缺点与不足,并通过仿真验证。5、研究了非圆信号的自适应波束形成算法。首先介绍了非圆信号的定义,然后阐述了MVDR(minimum variance distortionless response)方法在非圆域的推广为WLMVDR(widely linear MVDR)方法。接着利用非圆信号的高阶统计量不为零的特性,提出了基于高阶统计量(离差)的WLMDDR(widely linear minimum dispersion distortionless response)方法,该方法充分利用了非圆信号的高阶统计信息,仿真表明WLMDDR远远优于WLMVDR方法,最后提出了基于双层波束形成的稳健非圆系数求解方法。
【关键词】：自适应稳健波束形成 对角加载 空域滤波 非圆信号
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及其意义11-12
• 1.2 国内外研究历史及现状12-14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 第二章 自适应波束形成的基本概述16-25
• 2.1 阵列信号处理的模型16-18
• 2.2 自适应波束形成18-24
• 2.2.1 波束形成基础19
• 2.2.2 最佳波束形成的准则19-23
• 2.2.3 MVDR波束形成原理23
• 2.2.4 多秩与多径信号模型23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 传统稳健自适应波束形成算法25-37
• 3.1 对角加载稳健波束形成算法25-32
• 3.1.1 模约束稳健波束形成27-30
• 3.1.2 不确定集约束稳健波束形成30-31
• 3.1.3 最差性能最优化稳健波束形成31-32
• 3.2 特征空间稳健波束形成32-33
• 3.3 算法仿真与分析33-36
• 3.3.1 点源模型下仿真对比33-34
• 3.3.2 多秩模型下仿真对比34-35
• 3.3.3 多径模型下仿真对比35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 低快拍大阵元下的稳健波束形成算法37-50
• 4.1 凸组合技术37-40
• 4.2 广义线性组合(GLC)方法40-41
• 4.3 基于伸缩锐化矩阵的线性组合方法41-46
• 4.3.1 矩阵锐化41-42
• 4.3.2 伸缩估计技术42-44
• 4.3.3 伸缩锐化矩阵估计方法44-46
• 4.4 算法仿真与分析46-49
• 4.4.1 点源模型下仿真对比46-48
• 4.4.2 多秩模型下仿真对比48
• 4.4.3 多径模型下仿真对比48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 基于空域滤波思想的稳健波束形成算法50-64
• 5.1 协方差矩阵重构类方法51-55
• 5.1.1 基于协方差矩阵重构与导向矢量估计的稳健波束形成算法51-53
• 5.1.2 基于迭代自适应方法的矩阵重构算法53
• 5.1.3 算法仿真与分析53-55
• 5.2 重构类算法的优缺点55-56
• 5.2.1 重构类算法的优缺点的具体分析55
• 5.2.2 仿真验证55-56
• 5.3 双层稳健波束形成算法56-61
• 5.4 算法仿真与分析61-63
• 5.4.1 无阵列流型结构误差61-62
• 5.4.2 存在阵列流型结构误差62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 非圆信号的自适应波束形成算法64-77
• 6.1 非圆信号简介64-67
• 6.1.1 非圆信号的定义64-66
• 6.1.2 非圆信号的阵列模型66-67
• 6.2 广义线性MVDR算法67-73
• 6.2.1 非圆系数的求解68-69
• 6.2.2 基于高阶统计量（离差）无失真响应的非圆信号波束形成69-73
• 6.3 非圆信号稳健波束形成算法73-74
• 6.3.1 基于双层波束形成的非圆系数的稳健性求解算法73
• 6.3.2 基于高阶统计量（离差）的非圆信号稳健波束形成算法73-74
• 6.4 算法仿真与分析74-75
• 6.4.1 非圆系数74-75
• 6.4.2 算法对比75
• 6.5 本章小结75-77
• 第七章 全文总结与展望77-79
• 7.1 全文总结77-78
• 7.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 附录83-85
• 附录 183-84
• 附录 284-85
• 攻硕期间取得的研究成果85-86

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