自适应波束形成的零陷加宽技术研究

发布时间：2017-08-07 13:07

  本文关键词：自适应波束形成的零陷加宽技术研究

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【摘要】：波束形成技术作为阵列信号处理中的一个重要研究分支,已被广泛地应用于雷达、通信、声呐等众多领域。在理想情况中,自适应波束形成算法能将波束方向图的零陷对准干扰。然而在实际情况下,由于天线平台发生振动或干扰扰动等情况的存在,导致干扰偏移出零陷位置从而不能被有效的消除,将严重影响系统性能。因此,研究自适应零陷控制算法变得十分必要。本论文研究了基于自适应波束形成的零陷加宽算法,主要完成了以下工作：(1)针对干扰信号和期望信号相干的情况,提出了一种基于相干干扰的波束形成零陷加宽算法。该算法不仅能有效消除干扰信号和期望信号的相干性,又能将于干扰处形成的零陷进行展宽。仿真实验结果表明,在相干干扰环境以及干扰发生扰动的情况下,该算法依然能够使波束形成器具有较好的输出性能,有效地增强了系统的稳健性。(2)针对协方差矩阵加权(Covariance Matrix Tapering, CMT)算法在加宽零陷的同时会减小零陷深度这一情况,提出了一种基于协方差矩阵重构的零陷加宽算法。该算法通过对空间谱函数进行空域扩展,并加入了深度系数对零陷深度进行控制,在加宽零陷的同时又加深了零陷深度。仿真实验结果表明,该算法对干扰具有更好的抑制能力,并且可应用于小快拍数的情况中。(3)提出了一种基于最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR)的投影变换与对角加载相结合的波束形成零陷加宽算法。该算法利用投影变换矩阵对阵列接收数据进行预处理,并根据载入因子与采样协方差矩阵之间的关系来确定载入因子,不仅加宽了零陷宽度,同时又加深了零陷深度。仿真实验结果表明,该算法在干扰信号角度失配的情况下依然表现出较好的输出性能,且在低快拍数下依然能够稳定工作。
【关键词】：波束形成 零陷加宽 相干干扰 协方差矩阵重构 投影变换 对角加载
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外相关领域研究历史及现状10-14
• 1.2.1 波束形成的发展概况10-12
• 1.2.2 宽零陷波束形成的研究进展12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 自适应波束形成技术研究16-32
• 2.1 自适应阵列模型16-19
• 2.2 三种最优滤波准则19-25
• 2.2.1 最大信干噪比(MSINR)准则19-21
• 2.2.2 最小均方误差(MMSE)准则21
• 2.2.3 最小噪声方差(MNV)准则21-23
• 2.2.4 三种准则的比较23-25
• 2.3 两种经典的波束形成器25-28
• 2.3.1 Bartlett波束形成器26-27
• 2.3.2 Capon波束形成器27-28
• 2.4 两种经典的零陷加宽方法28-31
• 2.4.1 Mailloux方法28-29
• 2.4.2 Zatman方法29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 基于相干波束形成的零陷加宽算法研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 相干干扰波束形成算法32-37
• 3.2.1 相干干扰环境下的信号模型32-35
• 3.2.2 相干干扰环境下期望信号相消现象35-37
• 3.3 相干干扰环境下的零陷加宽算法37-42
• 3.3.1 前后向空间平滑波束形成算法37-39
• 3.3.2 零陷加宽算法39-42
• 3.3.3 相干波束形成零陷加宽算法步骤42
• 3.4 仿真结果与分析42-45
• 3.4.1 前后向空间平滑去相干仿真实验43-44
• 3.4.2 二次约束零陷加宽仿真实验44
• 3.4.3 输出SINR与输入SINR关系仿真实验44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 基于协方差矩阵重构的零陷加宽算法研究47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 协方差矩阵重构的波束形成算法48-50
• 4.2.1 波束形成信号模型48-49
• 4.2.2 Y.Gu协方差矩阵重构算法49-50
• 4.3 协方差矩阵重构的零陷加宽算法50-52
• 4.3.1 零陷深度可调的零陷加宽算法50-51
• 4.3.2 零陷加宽算法步骤51-52
• 4.4 仿真结果与分析52-57
• 4.4.1 深度系数与输出SINR关系仿真实验52-53
• 4.4.2 波束图对比仿真实验53-55
• 4.4.3 输出SINR对比仿真实验55-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 基于投影变换与对角加载结合的零陷加宽算法研究59-72
• 5.1 引言59
• 5.2 阵列结构与信号模型59-62
• 5.3 投影变换与对角加载相结合的零陷加宽算法62-67
• 5.3.1 投影变换62-64
• 5.3.2 对角加载64-66
• 5.3.3 零陷加宽算法步骤66-67
• 5.4 仿真结果与分析67-70
• 5.4.1 波束图对比仿真实验67-68
• 5.4.2 输出SINR对比仿真实验68-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 全文总结72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-80
• 作者简介80
• 基本情况80
• 研究生阶段学位攻读期间课程学习情况80
• 攻读硕士学位期间科研成果情况80
• 攻读硕士学位期间参与项目情况80

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本文编号：634780