稳健抗干扰及波束形成算法研究

发布时间：2017-10-10 05:16

  本文关键词：稳健抗干扰及波束形成算法研究

  更多相关文章： 自适应波束形成算法 DOA失配 稳健性 强期望信号

【摘要】：由于自适应波束形成技术在各领域的广泛应用,自适应波束形成算法的稳健性已成为阵列信号处理研究中的热点领域之一。在许多经典的算法中,因为使用的快拍数据中含有期望信号,所以很容易受到期望信号功率和期望信号导向矢量失配的影响。特别是在强期望信号背景下,这些算法的稳健性还有待提高。近几十年来,国内外学者通过研究发现,提出了许多改善波束形成算法稳健性的方法。本文分别基于期望信号DOA(Direction Of Arrival)失配以及存在幅相误差导致的导向矢量失配两种情况,对多种经典算法以及改进算法进行了研究。本文首先给出了阵列信号的接收模型,并介绍了几种经典的波束形成算法。通过仿真实验,基于只存在期望信号DOA失配和由幅相误差引起导向矢量失配这两种情况,分析研究了不同期望信号功率和不同快拍数对这些波束形成算法的影响。仿真实验结果表明,Capon算法在以上不理想因素存在时的性能严重下滑,而对角加载算法以及特征子空间算法能在一定程度上改善了Capon算法的稳健性,但却并不适用于强期望信号时有失配的情况。鉴于经典的波束形成算法不适用于强期望信号背景,本文研究了几种基于矩阵重构思想的稳健波束形成算法。通过重新构造干扰加噪声协方差矩阵,避免使用含有期望信号的样本协方差矩阵来求解最优权值,并通过重新估计新的导向矢量,使算法在较强期望信号背景下对失配情况具有一定的稳健性。本文还研究了几种使用校正期望信号导向矢量的方法来提高波束形成稳健性的算法。这些方法都是利用已知的期望信号来波方向所在的一个空间范围,通过二次规划以及空间投影的方法,估计出期望信号的实际导向矢量,以提高算法对导向矢量失配的抵抗能力。在本文的最后,结合旁瓣对消结构以及空间投影的思路,发展出一种新的稳健波束形成算法。算法通过最大化期望信号功率求得校正后的期望信号导向矢量,以提高算法的稳健性能。相对于常规旁瓣对消算法,该算法对导向矢量失配具有一定的稳健性;而相对于空间投影方法,新方法可以在性能没有损失的情况下使算法运算复杂度在一定程度上得到降低。
【关键词】：自适应波束形成算法 DOA失配 稳健性 强期望信号
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外发展历史及现状11-12
• 1.3 论文的内容安排12-14
• 第二章 阵列模型及经典的波束形成算法14-28
• 2.1 阵列信号接收模型14-16
• 2.1.1 均匀线阵接收信号模型14-16
• 2.1.2 幅相误差建模16
• 2.2 标准Capon波束形成算法16-18
• 2.3 对角加载波束形成算法18
• 2.4 基于特征子空间的稳健波束形成算法18-20
• 2.5 仿真实验及结果分析20-27
• 2.5.1 不考虑幅相误差的算法仿真20-24
• 2.5.2 考虑幅相误差的算法仿真24-26
• 2.5.3 仿真实验总结26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 基于矩阵重构的稳健波束形成算法28-42
• 3.1 基于Capon谱估计的协方差矩阵重构波束形成算法28-30
• 3.2 基于协方差矩阵重构的波束形成算法30-32
• 3.3 基于矢量空间投影的波束形成算法32-34
• 3.4 算法仿真实验及结果分析34-41
• 3.4.1 不考虑幅相误差的算法仿真34-38
• 3.4.2 考虑幅相误差的算法仿真38-41
• 3.4.3 仿真实验总结41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 基于导向矢量校正的稳健波束形成算法42-56
• 4.1 基于逐步二次规划的Capon波束形成算法42-44
• 4.2 基于空间投影的Capon波束形成算法44-45
• 4.3 基于半正定规划松弛方法的稳健波束形成算法45-48
• 4.4 算法仿真实验及结果分析48-55
• 4.4.1 不考虑幅相误差的算法仿真48-52
• 4.4.2 考虑幅相误差的算法仿真52-54
• 4.4.3 仿真实验总结54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 基于旁瓣对消的稳健波束形成算法56-67
• 5.1 旁瓣对消基本原理56-58
• 5.2 基于旁瓣对消的稳健波束形成算法58-59
• 5.3 算法仿真实验及结果分析59-66
• 5.3.1 不考虑幅相误差的算法仿真59-63
• 5.3.2 考虑幅相误差的算法仿真63-65
• 5.3.3 仿真实验总结65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 本文的主要工作67
• 6.2 下一步工作的展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 攻硕期间取得的研究成果74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 罗涛;刘宏伟;严俊坤;纠博;卢红喜;;基于半正定秩松弛方法的稳健波束形成[J];电子与信息学报;2014年07期

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本文编号：1004537