發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 14:51

【摘要】：自適應(yīng)波束形成技術(shù)是陣列信號(hào)處理中的一個(gè)重要研究方向,在雷達(dá)、聲納和智能天線等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是在周圍復(fù)雜的電磁環(huán)境下難免會(huì)存在模型失配,如期望信號(hào)導(dǎo)向矢量失配或者協(xié)方差矩陣失配,這些失配嚴(yán)重影響波束形成器的輸出性能。此外,如果波束的副瓣電平過高,會(huì)降低目標(biāo)檢測(cè)性能、低截獲性能和抗干擾性能。因此研究各種失配情況下的穩(wěn)健低副瓣自適應(yīng)波束形成算法具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文基于空間陣列信號(hào)處理模型,分析了經(jīng)典的穩(wěn)健波束形成算法,但是這些穩(wěn)健波束形成算法在解決失配問題方面存在不同的缺陷,而且不能準(zhǔn)確控制波束的副瓣電平,不能滿足穩(wěn)健低副瓣波束形成的實(shí)際應(yīng)用需求。為了控制波束副瓣電平,采用一種低副瓣MVDR算法,通過在MVDR優(yōu)化模型上添加多個(gè)二次不等式約束,并用凸優(yōu)化方法求解,準(zhǔn)確控制波束副瓣電平;針對(duì)低副瓣MVDR算法對(duì)于導(dǎo)向矢量失配穩(wěn)健性不足的問題,研究基于迭代方法校正導(dǎo)向矢量和基于導(dǎo)向矢量直接估計(jì)的穩(wěn)健低副瓣波束形成算法,特別是基于導(dǎo)向矢量估計(jì)的穩(wěn)健低副瓣算法,僅需要知道期望信號(hào)的入射范圍就能直接估計(jì)出期望信號(hào)導(dǎo)向矢量。為了去除接收信號(hào)中的期望信號(hào)分量,提出一種基于干擾加噪聲協(xié)方差矩陣重建的算法,在此基礎(chǔ)上通過最大化輸出功率校正導(dǎo)向矢量,利用校正后的協(xié)方差矩陣和導(dǎo)向矢量改進(jìn)低副瓣MVDR算法,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健低副瓣自適應(yīng)波束形成。為進(jìn)一步降低副瓣電平,提出一種基于目標(biāo)函數(shù)改進(jìn)的穩(wěn)健低副瓣波束形成算法,提高波束形成器對(duì)于導(dǎo)向矢量和協(xié)方差矩陣失配的穩(wěn)健性,保證波束形成器的良好輸出性能。
【圖文】：

（ＤＬ）、基于特征空間算法（ＥＳＢ）、最壞情況最優(yōu)（ＷＣ）三種穩(wěn)健算法，算法采樣矩陣求逆（ＳＭＩ）算法加入對(duì)比。逡逑真中使用１６陣元的全向均勻線陣，陣元間距設(shè)置為半波長(zhǎng)。假設(shè)噪聲為１的加性高斯白噪聲。存在兩個(gè)互不相關(guān)的干擾，干擾噪聲功率之比均為３方向分別為－３０°和４０°。無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)真實(shí)期望信號(hào)入射角度為０°且期望收快拍中。由準(zhǔn)確的導(dǎo)向矢量和真實(shí)的協(xié)方差矩陣獲得理想情況下的輸出Ｓ，最壞情況最優(yōu)算法的不確定集常數(shù)ｆ邋＝邋0．３，使用凸優(yōu)化工具箱ＣＶＸ對(duì)化問題求解。對(duì)角加載算法中的加載電平為噪聲功率的２倍。各種情況下５００次蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)。逡逑真１：理想情況下的波束方向圖逡逑真中假設(shè)估計(jì)的期望信號(hào)入射角度為0°，快拍數(shù)目為４０，輸入ＳＮＲ為２０ｄ的波束方向圖如圖３．３．１所示。觀察圖３．３．１可知，當(dāng)導(dǎo)向矢量和協(xié)方差矩四個(gè)波束方向圖幾乎一樣，都能深度抑制干擾，最深干擾零陷能到－８０ｄＢ，確指向真實(shí)角度（由波束主瓣放大圖３．３．２可以明顯看出）。但是幾種算法不是很理想，，最高的副瓣電平能達(dá)到－１５ｄＢ。逡逑０邋Ｉ邐Ｉ邐！邐Ｉ邐７ＪＹ邐１邐ｉ邐 －＂－１逡逑邐

通過波束主瓣放大圖３．３．４可以明顯看出。ＳＭＩ算法和ＤＬ算法的性能明顯下降，這逡逑是因?yàn)椋樱停伤惴ú]有對(duì)誤差修正，而ＤＬ算法中的加載電平采用的是固定值，對(duì)于失逡逑配情況很難獲得最優(yōu)權(quán)矢量。在干擾零陷方面，雖然也能抑制干擾，但是與圖３．１．１對(duì)逡逑比，可見抑制程度減弱。另外觀察圖３．３．３中各算法的副瓣電平，ＳＭＩ算法的副瓣電平逡逑過高，對(duì)副瓣電平的抑制效果較差；ＤＬ算法的加載電平由于選取的是固定值并非最優(yōu)逡逑值，所以造成副瓣電平偏高。因此在導(dǎo)向矢量準(zhǔn)確已知，而協(xié)方差矩陣存在誤差時(shí)，波逡逑束形成器性能依舊受到影響，尤其是干擾抑制能力下降明顯。逡逑２３逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉聰鋒;穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成與空時(shí)自適應(yīng)處理算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2703241