穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成與方向圖綜合算法研究.pdf

1、自適應(yīng)波束形成技術(shù)也稱為空域?yàn)V波，與自適應(yīng)方向圖綜合技術(shù)都是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域的重要分支，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲吶、地震學(xué)及無線電通信等領(lǐng)域。自適應(yīng)波束形成技術(shù)主要是在保留期望信號(hào)的同時(shí)抑制干擾信號(hào)和噪聲，而自適應(yīng)方向圖綜合算法主要是保持主瓣不畸變，降低旁瓣水平以及控制干擾零陷在實(shí)際的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，由于誤差的不可避免和無法確定，使得傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法的輸出性能急劇下降出現(xiàn)信號(hào)相消的現(xiàn)象，所以穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法受到越來越多學(xué)者的

2、注意。
　　本文首先給出了陣列天線接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型，介紹了波束形成的幾種等價(jià)的尋優(yōu)準(zhǔn)則，探討了自適應(yīng)波束形成算法和自適應(yīng)方向圖綜合技術(shù)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。簡(jiǎn)單介紹了凸優(yōu)化的基本理論知識(shí)和在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用凸優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)并給出了一些常用的和本文會(huì)用到的凸優(yōu)化模型，對(duì)幾種里程碑式的穩(wěn)健性自適應(yīng)波束形成算法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)分析。在實(shí)際的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，誤差的存在不可避免以及接收數(shù)據(jù)中一般會(huì)含有期望信號(hào)，真實(shí)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣很難

3、獲得。所以本文提出一種基于導(dǎo)向矢量估計(jì)與重構(gòu)干擾加噪聲協(xié)方差矩陣的穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法，首先根據(jù)子空間理論獲得信號(hào)子空間，然后根據(jù)導(dǎo)向矢量協(xié)方差矩陣獲得包含導(dǎo)向矢量的列正交矩陣，利用真實(shí)的導(dǎo)向矢量位于這兩個(gè)空間的交集中，從而獲得期望信號(hào)導(dǎo)向矢量的估計(jì)；然后利用估計(jì)的期望信號(hào)導(dǎo)向矢量與接收數(shù)據(jù)的特征矢量的做相關(guān)性判斷，相關(guān)性最大的為期望信號(hào)對(duì)應(yīng)的特征矢量，同時(shí)其所對(duì)應(yīng)的特征值與為期望信號(hào)的功率，并令其為噪聲功率的平均值，從而獲得干擾加噪

4、聲協(xié)方差矩陣。但是由于分散效應(yīng)的影響，一個(gè)信號(hào)往往對(duì)應(yīng)著一個(gè)主要的特征值和其他幾個(gè)次要的特征值，這種現(xiàn)象當(dāng)干擾信號(hào)的功率與期望信號(hào)的功率接近時(shí)就會(huì)非常明顯。我們根據(jù)相關(guān)性還可求出導(dǎo)向矢量，并利用積分重構(gòu)協(xié)方差矩陣取得非常好的性能但是計(jì)算量較大。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立方向圖綜合設(shè)計(jì)算法雖然有閉式解，但是因?yàn)樾阅茌^差不能滿足日益增長的性能需求，所以自適應(yīng)方向圖綜合算法迫在眉睫。首先主要介紹了基于罰函數(shù)和二次錐規(guī)劃的自適應(yīng)方向圖綜合設(shè)計(jì)算法。這兩種算