自適應(yīng)波束形成算法的分析與研究.pdf

1、空域波束形成算法的性能在很大程度上受空間方向分辨率的影響和制約，為了解決這一問題，一方面應(yīng)該采用空間方向特性更好的天線陣列，另一方面應(yīng)該對(duì)空域波束形成算法進(jìn)行改進(jìn)，只有對(duì)天線陣列結(jié)構(gòu)和波束形成算法同時(shí)深入研究，才能挖掘各自的潛力，提高陣列信號(hào)處理系統(tǒng)的整體性能。本文首先對(duì)天線陣列空間方向分辨率(主要針對(duì)二維均勻天線陣列)進(jìn)行了深入的理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)研究；然后對(duì)幾種經(jīng)典的空域波束形成算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究和比較，分析了空間方向分辨率對(duì)這些

2、算法性能的影響；針對(duì)空域波束形成算法性能受空間方向分辨率影響的問題，提出了兩種改進(jìn)的波束形成算法，一種是空時(shí)自適應(yīng)處理算法STGEIB，另一種是極化域—空域自適應(yīng)處理算法SPGEIB，理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)都表明，新的波束形成算法能夠解決空域波束形成算法性能受空間方向分辨率影響的問題，并且對(duì)空域波束形成算法性能有很大程度的提高。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：①討論了三種常用的二維均勻天線陣列(方陣、圓陣、L陣)的空間方向特性

3、。推導(dǎo)出了三種二維均勻天線陣列空間方向分辨率的工程近似計(jì)算公式并對(duì)它們進(jìn)行了比較；在此基礎(chǔ)上，利用互阻抗法并通過計(jì)算機(jī)仿真詳細(xì)地討論了陣元間的互耦對(duì)陣列的空間方向分辨率的影響，并且解釋了分析的結(jié)果；另外，對(duì)由工程近似計(jì)算公式得到的陣列的空間方向分辨率和計(jì)算機(jī)仿真得到的陣列的實(shí)際空間方向分辨率進(jìn)行了比較，指出了工程近似公式的局限性。 ②對(duì)幾種經(jīng)典的空域波束形成算法并進(jìn)行了研究比較。分別介紹了以下三種經(jīng)典的波束形成算法：與接收信號(hào)無

4、關(guān)的數(shù)值波束形成算法、線性約束最小方差波束形成算法LCMVB、基于特征空間的廣義波束形成算法GEIB，分別詳細(xì)的闡明了這三種算法的原理，并且將這些算法推廣應(yīng)用于二維陣列，還利用大量仿真對(duì)算法性能進(jìn)行了驗(yàn)證，最后對(duì)這些算法進(jìn)行了綜合比較，指出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。 ③提出了一種高性能的空時(shí)聯(lián)合的自適應(yīng)波束形成算法STGEIB。首先詳述了STGEIB算法的原理并討論了STGEIB算法線性約束的設(shè)計(jì)方法；通過公式推導(dǎo)，闡明了STG

5、EIB算法進(jìn)行空時(shí)自適應(yīng)濾波的原理；然后，通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)研究了STGEIB算法的性能，主要研究了STGEIB空時(shí)自適應(yīng)濾波性能，并且將STGEIB算法與STLCMVB、GEIB和空—時(shí)濾波方法進(jìn)行了仿真比較；另外，還討論了STGEIB算法的運(yùn)算量和對(duì)任意天線陣的適用性。 ④研究了極化域—空域自適應(yīng)處理技術(shù)中濾波和譜估計(jì)問題，提出了一種高性能的極化域—空域?yàn)V波算法SPGEIB。首先，針對(duì)極化域—空域聯(lián)合波束形成算法中期望信號(hào)方