稳健的收/发波束形成方法研究
发布时间：2023-04-14 20:02
波束形成是阵列信号处理中的一个重要研究方向,广泛应用于地震学、声呐、雷达、无线通信和医学成像等领域。波束形成通过对阵列上各通道数据进行复数加权求和达到提取期望信号并抑制干扰和噪声的目的。根据加权向量的计算是否依赖于接收数据,波束形成器可以分为两类:静态波束形成器和自适应波束形成器。作为一种常用的自适应波束形成器,Capon波束形成器可以通过自适应选择加权向量来最小化阵列输出功率,并保证期望信号不失真。与静态波束形成器相比,虽然Capon波束形成器有更高的分辨率和更好的干扰抑制能力,但是当期望信号导向矢量存在误差时,Capon波束形成器会将期望信号视为干扰并进行抑制,从而导致性能急剧下降。近年来,为了提高自适应波束形成器的稳健性,发展了许多稳健的波束形成方法。本文针对不同的信号形式和应用场景对稳健的自适应波束形成方法进行了深入研究,主要创新点和贡献包括:1.针对基于样本协方差矩阵求逆波束形成器在期望信号导向矢量存在误差时出现的信号“自消”问题,提出了一种基于干扰加噪声协方差矩阵(InterferencePlus-Noise Covariance Matrix,IPNCM)重构的稳健波束形...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词表
主要符号表
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 针对一般信号的稳健波束形成算法
1.2.2 基于非圆信号的稳健宽线性波束形成算法
1.2.3 MIMO雷达稳健波束形成算法
1.2.4 抑制干扰方向扰动的零陷展宽稳健波束形成算法
1.3 本文主要工作以及章节安排
第二章 稳健自适应波束形成原理
2.1 自适应波束形成基础
2.1.1 信号模型
2.1.2 均匀线性阵列
2.1.3 最小方差无失真响应波束形成器
2.2 稳健自适应波束形成基础
2.2.1 传统的稳健自适应波束形成算法
2.2.1.1 对角加载法
2.2.1.2 特征子空间投影法
2.2.2 基于不确定集的稳健波束形成算法
2.2.2.1 稳健Capon波束形成算法
2.2.2.2 最差情况性能最优化法
2.2.2.3 迭代的稳健Capon波束形成
2.2.3 基于最少先验信息的稳健波束形成
2.3 稳健的宽线性波束形成基础
2.3.1 非圆信号简介
2.3.1.1 非圆信号的定义
2.3.1.2 直线信号的性质
2.3.1.3 非平衡正交相移键控信号
2.3.2 非圆信号模型
2.3.3 最优宽线性最小方差无失真波束形成算法
2.3.4 非圆稳健Capon波束形成算法
2.3.5 基于非圆系数空间谱的稳健宽线性波束形成
2.3.5.1 非圆系数的空间谱
2.3.5.2 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
2.3.5.3 期望信号的扩展导向矢量估计
2.4 MIMO雷达稳健波束形成基础
2.4.1 MIMO雷达信号模型
2.4.2 基于最小方差的MIMO雷达稳健波束形成算法
2.5 本章小结
第三章 基于矩阵重构的稳健自适应波束形成方法
3.1 典型的协方差矩阵重构方法
3.1.1 基于Capon空间谱的协方差矩阵重构方法
3.1.2 基于改进Capon空间谱的协方差矩阵重构方法
3.1.3 基于子空间的协方差矩阵重构方法
3.1.4 基于矩阵加权求和的协方差矩阵重构方法
3.2 基于协方差矩阵重构的稳健波束形成算法
3.2.1 干扰加噪声协方差矩阵的重构
3.2.2 期望信号的导向矢量估计
3.2.3 算法复杂度分析
3.2.4 仿真实验
3.3 本章小结
第四章 针对非圆信号的稳健宽线性波束形成算法
4.1 基于迭代自适应技术的稳健宽线性波束形成
4.1.1 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
4.1.2 期望信号的扩展导向矢量估计
4.1.3 仿真实验
4.2 基于二次规划和收缩技术的稳健宽线性波束形成
4.2.1 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
4.2.2 期望信号的扩展导向矢量估计
4.2.2.1 基于迭代二次约束二次规划技术的导向矢量估计
4.2.2.2 基于收缩技术的导向矢量估计
4.2.3 加权向量的计算
4.2.4 算法复杂度分析
4.2.5 仿真实验
4.3 本章小结
第五章 基于不确定集的MIMO雷达稳健波束形成
5.1 问题描述及已有算法
5.1.1 降维处理
5.2 考虑导向矢量误差的MIMO雷达稳健波束形成
5.2.1 所提波束形成算法与LCMV算法之间的关系
5.2.2 降维算法
5.2.3 计算复杂度分析
5.2.4 仿真实验
5.3 本章小结
第六章 针对干扰方向扰动的稳健波束形成算法
6.1 问题描述及已有算法
6.1.1 协方差矩阵锐化法
6.1.2 导数约束法
6.1.3 基于线性约束的区域抑制法
6.2 抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成算法
6.2.1 算法描述
6.2.2 仿真实验
6.3 计算复杂度分析
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3790783
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词表
主要符号表
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 针对一般信号的稳健波束形成算法
1.2.2 基于非圆信号的稳健宽线性波束形成算法
1.2.3 MIMO雷达稳健波束形成算法
1.2.4 抑制干扰方向扰动的零陷展宽稳健波束形成算法
1.3 本文主要工作以及章节安排
第二章 稳健自适应波束形成原理
2.1 自适应波束形成基础
2.1.1 信号模型
2.1.2 均匀线性阵列
2.1.3 最小方差无失真响应波束形成器
2.2 稳健自适应波束形成基础
2.2.1 传统的稳健自适应波束形成算法
2.2.1.1 对角加载法
2.2.1.2 特征子空间投影法
2.2.2 基于不确定集的稳健波束形成算法
2.2.2.1 稳健Capon波束形成算法
2.2.2.2 最差情况性能最优化法
2.2.2.3 迭代的稳健Capon波束形成
2.2.3 基于最少先验信息的稳健波束形成
2.3 稳健的宽线性波束形成基础
2.3.1 非圆信号简介
2.3.1.1 非圆信号的定义
2.3.1.2 直线信号的性质
2.3.1.3 非平衡正交相移键控信号
2.3.2 非圆信号模型
2.3.3 最优宽线性最小方差无失真波束形成算法
2.3.4 非圆稳健Capon波束形成算法
2.3.5 基于非圆系数空间谱的稳健宽线性波束形成
2.3.5.1 非圆系数的空间谱
2.3.5.2 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
2.3.5.3 期望信号的扩展导向矢量估计
2.4 MIMO雷达稳健波束形成基础
2.4.1 MIMO雷达信号模型
2.4.2 基于最小方差的MIMO雷达稳健波束形成算法
2.5 本章小结
第三章 基于矩阵重构的稳健自适应波束形成方法
3.1 典型的协方差矩阵重构方法
3.1.1 基于Capon空间谱的协方差矩阵重构方法
3.1.2 基于改进Capon空间谱的协方差矩阵重构方法
3.1.3 基于子空间的协方差矩阵重构方法
3.1.4 基于矩阵加权求和的协方差矩阵重构方法
3.2 基于协方差矩阵重构的稳健波束形成算法
3.2.1 干扰加噪声协方差矩阵的重构
3.2.2 期望信号的导向矢量估计
3.2.3 算法复杂度分析
3.2.4 仿真实验
3.3 本章小结
第四章 针对非圆信号的稳健宽线性波束形成算法
4.1 基于迭代自适应技术的稳健宽线性波束形成
4.1.1 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
4.1.2 期望信号的扩展导向矢量估计
4.1.3 仿真实验
4.2 基于二次规划和收缩技术的稳健宽线性波束形成
4.2.1 扩展的干扰加噪声协方差矩阵重构
4.2.2 期望信号的扩展导向矢量估计
4.2.2.1 基于迭代二次约束二次规划技术的导向矢量估计
4.2.2.2 基于收缩技术的导向矢量估计
4.2.3 加权向量的计算
4.2.4 算法复杂度分析
4.2.5 仿真实验
4.3 本章小结
第五章 基于不确定集的MIMO雷达稳健波束形成
5.1 问题描述及已有算法
5.1.1 降维处理
5.2 考虑导向矢量误差的MIMO雷达稳健波束形成
5.2.1 所提波束形成算法与LCMV算法之间的关系
5.2.2 降维算法
5.2.3 计算复杂度分析
5.2.4 仿真实验
5.3 本章小结
第六章 针对干扰方向扰动的稳健波束形成算法
6.1 问题描述及已有算法
6.1.1 协方差矩阵锐化法
6.1.2 导数约束法
6.1.3 基于线性约束的区域抑制法
6.2 抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成算法
6.2.1 算法描述
6.2.2 仿真实验
6.3 计算复杂度分析
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3790783
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3790783.html
