空间弱目标子空间估计与波束形成研究
发布时间：2021-05-10 04:09
射电望远镜深空探测过程中,相控阵馈源阵列的波束形成性能受到导向矢量不确定和强干扰这两个因素的影响。为了解决这个问题,本文针对该背景下稳健的自适应波束形成算法展开深入研究,提出了一种基于子空间投影的递归贝叶斯波束形成算法。同时为了实现信号子空间垂直投影矩阵的准确构造,本文对子空间估计进行了广泛探索,提出了两种贝叶斯子空间估计方法。本文的主要研究工作和创新点概括如下:（1）简单推导了信号与阵列模型,给出了均匀直线阵窄带信号处理的假设条件和统计特性。在此基础上介绍了子空间的基本概念以及波束形成的基本原理,同时对常见最优化准则下的自适应波束形成算法进行了性能分析。（2）针对稳健的自适应波束形成算法展开了深入研究,提出了一种基于子空间投影的递归贝叶斯波束形成算法。子空间投影可以有效消除强干扰,而递归贝叶斯波束形成对不确定导向矢量展现出良好的鲁棒性。仿真结果表明该算法与最优Max-SINR波束形成器输出性能相似,即使在甚低信噪比下也能正常运行,可以有效解决波束形成时导向矢量不确定和强干扰的问题。（3）为了实现干扰子空间垂直投影矩阵的准确构造,研究了快速近似幂迭代（FAST20Approximate...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自适应波束形成研究进展
1.2.2 子空间估计方法研究进展
1.3 本文主要研究内容与基本结构
2 理论基础与数学建模
2.1 信号与阵列模型
2.1.1 信号与阵列建模的假设条件
2.1.2 均匀直线阵窄带信号处理的统计模型
2.2 波束形成原理及其性能仿真
2.2.1 波束形成的基本原理
2.2.2 自适应波束形成
2.2.3 波束形成仿真分析
2.3 子空间的基本概念
2.3.1 子空间与正交投影的定义
2.3.2 信号子空间分解的基本推导
2.4 本章小结
3 基于子空间投影的贝叶斯波束形成
3.1 引言
3.2 子空间投影波束形成实现强干扰抑制
3.3 递归贝叶斯波束形成
3.3.1 贝叶斯波束形成算法
3.3.2 波束形成算法总结
3.4 性能仿真分析
3.4.1 收敛性与鲁棒性分析
3.4.2 不同波束形成算法性能对比
3.4.3 平面阵性能仿真
3.5 本章小结
4 基于快速近似幂迭代(FAPI)的子空间估计
4.1 引言
4.2 经典幂迭代算法与投影近似
4.3 快速近似幂迭代(FAPI)子空间估计
4.3.1 近似幂迭代(API)子空间估计
4.3.2 API的快速实现
4.3.3 FAPI算法总结
4.4 FAPI子空间估计性能仿真
4.4.1 收敛性与鲁棒性分析
4.4.2 不同子空间估计算法性能对比
4.5 本章小结
5 基于信号降阶的贝叶斯子空间估计
5.1 引言
5.2 降阶子空间估计方法
5.2.1 单信号子空间建模与估计
5.2.2 关键参数计算与降阶处理
5.2.3 子空间估计算法总结
5.3 性能仿真分析
5.3.1 收敛性与鲁棒性分析
5.3.2 在波束形成中的直接应用
5.4 本章小结
6 基于多信号联合的贝叶斯子空间估计
6.1 引言
6.2 多信号联合子空间估计方法
6.2.1 多信号子空间联合建模与估计
6.2.2 正交化处理与主成分功率估计
6.2.3 子空间估计算法总结
6.3 性能对比与分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 对后续工作的建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G若干关键技术评述[J]. 张平,陶运铮,张治. 通信学报. 2016(07)
[2]Massive20MIMO关键技术和应用部署策略初探[J]. 韩玉楠,李轶群,李福昌,张香云. 邮电设计技术. 2016(07)
[3]脉冲星搜索技术及FAST望远镜脉冲星搜索展望[J]. 潘之辰,钱磊,岳友岭. 天文研究与技术. 2017(01)
[4]THAAD反导系统中的“千里眼”——AN//TPY-2雷达[J]. 薛慧,陈志宏. 军事文摘. 2016(07)
[5]采用快速近似幂迭代子空间估计的贝叶斯波束形成[J]. 徐皖峰,韩玉兵,TRAN Vanha. 高技术通讯. 2016(01)
[6]五百米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计[J]. 韩玉兵,TRAN Vanha,汤蕾蕾,盛卫星,仲洛清. 电波科学学报. 2016(02)
[7]基于特征结构的自适应波束形成新算法[J]. 廖桂生,保铮,张林让. 电子学报. 1998(03)
博士论文
[1]MIMO-OFDM宽带无线通信系统信道估计技术研究[D]. 王刚.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]扩频通信系统中的Rake接收技术研究[D]. 齐凯.南京理工大学 2017
[2]数字阵列雷达DBF处理器的降秩算法研究与实现[D]. 陈琦.南京理工大学 2016
[3]500米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计[D]. 仲洛清.南京理工大学 2016
[4]MIMO-OFDM体系中基于子空间的半盲信道估计算法研究[D]. 刘苗松.湖北工业大学 2015
[5]FAST射电望远镜的相控阵馈源系统建模与优化设计[D]. 汤蕾蕾.南京理工大学 2015
[6]稳健的自适应波束形成算法研究[D]. 宫灿.中国科学技术大学 2014
[7]子空间不确定集合条件下的鲁棒波束形成算法研究[D]. 黄萍.电子科技大学 2013
[8]基于子空间分析的DOA估计算法研究[D]. 马永阳.浙江工业大学 2013
[9]基于改进子空间跟踪算法的盲多用户检测[D]. 赵三伟.太原理工大学 2011
[10]基于特征子空间的波达方向（DOA）估计算法研究[D]. 熊轶.华中科技大学 2007
本文编号：3178650
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自适应波束形成研究进展
1.2.2 子空间估计方法研究进展
1.3 本文主要研究内容与基本结构
2 理论基础与数学建模
2.1 信号与阵列模型
2.1.1 信号与阵列建模的假设条件
2.1.2 均匀直线阵窄带信号处理的统计模型
2.2 波束形成原理及其性能仿真
2.2.1 波束形成的基本原理
2.2.2 自适应波束形成
2.2.3 波束形成仿真分析
2.3 子空间的基本概念
2.3.1 子空间与正交投影的定义
2.3.2 信号子空间分解的基本推导
2.4 本章小结
3 基于子空间投影的贝叶斯波束形成
3.1 引言
3.2 子空间投影波束形成实现强干扰抑制
3.3 递归贝叶斯波束形成
3.3.1 贝叶斯波束形成算法
3.3.2 波束形成算法总结
3.4 性能仿真分析
3.4.1 收敛性与鲁棒性分析
3.4.2 不同波束形成算法性能对比
3.4.3 平面阵性能仿真
3.5 本章小结
4 基于快速近似幂迭代(FAPI)的子空间估计
4.1 引言
4.2 经典幂迭代算法与投影近似
4.3 快速近似幂迭代(FAPI)子空间估计
4.3.1 近似幂迭代(API)子空间估计
4.3.2 API的快速实现
4.3.3 FAPI算法总结
4.4 FAPI子空间估计性能仿真
4.4.1 收敛性与鲁棒性分析
4.4.2 不同子空间估计算法性能对比
4.5 本章小结
5 基于信号降阶的贝叶斯子空间估计
5.1 引言
5.2 降阶子空间估计方法
5.2.1 单信号子空间建模与估计
5.2.2 关键参数计算与降阶处理
5.2.3 子空间估计算法总结
5.3 性能仿真分析
5.3.1 收敛性与鲁棒性分析
5.3.2 在波束形成中的直接应用
5.4 本章小结
6 基于多信号联合的贝叶斯子空间估计
6.1 引言
6.2 多信号联合子空间估计方法
6.2.1 多信号子空间联合建模与估计
6.2.2 正交化处理与主成分功率估计
6.2.3 子空间估计算法总结
6.3 性能对比与分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 对后续工作的建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G若干关键技术评述[J]. 张平,陶运铮,张治. 通信学报. 2016(07)
[2]Massive20MIMO关键技术和应用部署策略初探[J]. 韩玉楠,李轶群,李福昌,张香云. 邮电设计技术. 2016(07)
[3]脉冲星搜索技术及FAST望远镜脉冲星搜索展望[J]. 潘之辰,钱磊,岳友岭. 天文研究与技术. 2017(01)
[4]THAAD反导系统中的“千里眼”——AN//TPY-2雷达[J]. 薛慧,陈志宏. 军事文摘. 2016(07)
[5]采用快速近似幂迭代子空间估计的贝叶斯波束形成[J]. 徐皖峰,韩玉兵,TRAN Vanha. 高技术通讯. 2016(01)
[6]五百米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计[J]. 韩玉兵,TRAN Vanha,汤蕾蕾,盛卫星,仲洛清. 电波科学学报. 2016(02)
[7]基于特征结构的自适应波束形成新算法[J]. 廖桂生,保铮,张林让. 电子学报. 1998(03)
博士论文
[1]MIMO-OFDM宽带无线通信系统信道估计技术研究[D]. 王刚.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]扩频通信系统中的Rake接收技术研究[D]. 齐凯.南京理工大学 2017
[2]数字阵列雷达DBF处理器的降秩算法研究与实现[D]. 陈琦.南京理工大学 2016
[3]500米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计[D]. 仲洛清.南京理工大学 2016
[4]MIMO-OFDM体系中基于子空间的半盲信道估计算法研究[D]. 刘苗松.湖北工业大学 2015
[5]FAST射电望远镜的相控阵馈源系统建模与优化设计[D]. 汤蕾蕾.南京理工大学 2015
[6]稳健的自适应波束形成算法研究[D]. 宫灿.中国科学技术大学 2014
[7]子空间不确定集合条件下的鲁棒波束形成算法研究[D]. 黄萍.电子科技大学 2013
[8]基于子空间分析的DOA估计算法研究[D]. 马永阳.浙江工业大学 2013
[9]基于改进子空间跟踪算法的盲多用户检测[D]. 赵三伟.太原理工大学 2011
[10]基于特征子空间的波达方向（DOA）估计算法研究[D]. 熊轶.华中科技大学 2007
本文编号：3178650
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