隨著陣列處理技術(shù)的發(fā)展,波束形成技術(shù)在雷達、通信、電子偵察等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。理想條件下,傳統(tǒng)波束形成技術(shù)可以有效地增強期望信號,抑制干擾和隨機噪聲。但實際環(huán)境中,信號的多徑傳播現(xiàn)象普遍存在,傳統(tǒng)波束形成技術(shù)會造成期望信號的部分或完全對消,使得波束形成性能嚴重下降,甚至失效。針對此問題,本文研究了窄帶多徑信號聯(lián)合接收波束形成算法、低復雜度寬帶多徑干擾抑制波束形成算法和穩(wěn)健寬帶多徑干擾抑制波束形成算法。主要工作及成果如下:1.針對多徑環(huán)境下傳統(tǒng)Capon波束形成器性能下降的問題,提出一種基于反對角單位陣的窄帶多徑信號接收波束形成算法。該算法首先分析了期望信號對消的原因(對應期望信號和多徑干擾的陣列輸出間的相位差始終在??附近變化),然后利用反對角單位陣構(gòu)造新的陣列接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣和導向矢量,并根據(jù)最小方差無畸變(minimum variance distortionless response,MVDR)準則求解最優(yōu)加權(quán)矢量。該算法無需估計多徑和非相關(guān)干擾信號的來向,而且可以通過調(diào)整選取的陣元個數(shù)獲得不同的陣列輸出性能。仿真實驗表明該算法的性能優(yōu)于傳統(tǒng)Capon和多徑信號接收類算法。2.針對時域模型下傳統(tǒng)寬帶空間平滑算法子陣協(xié)方差矩陣構(gòu)造復雜度較高,陣列輸出性能較差的問題,提出一種基于改進空間平滑的時域?qū)拵Ф鄰讲ㄊ纬伤惴āＴ撍惴ㄍㄟ^重新排列寬帶時域模型陣列接收數(shù)據(jù),構(gòu)造新的空間平滑子陣協(xié)方差矩陣,降低了寬帶空間平滑算法中子陣協(xié)方差矩陣構(gòu)造的復雜度,并消除期望信號對陣列接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的貢獻,進一步提高了空間平滑算法對寬帶多徑干擾的抑制性能。仿真實驗表明,該算法能在多徑干擾方向自適應形成零陷,輸出性能明顯優(yōu)于基于時域模型的傳統(tǒng)空間平滑算法。3.針對期望信號存在指向誤差和多個多徑干擾時,Duvall結(jié)構(gòu)波束形成器性能下降問題,提出一種基于協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成算法。該算法首先通過重構(gòu)經(jīng)Duvall結(jié)構(gòu)后陣列接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣,將干擾方向的陣列響應約束引入到陣列輸出功率最小化約束中,使輸出波束可以在多個多徑干擾方向自適應地形成零陷。然后結(jié)合最差性能最優(yōu)波束形成算法和空間響應變化約束(spatial response variation,SRV),實現(xiàn)了算法的穩(wěn)健性。理論分析與仿真實驗表明,該算法可以有效抑制多個多徑干擾,且具有較好的穩(wěn)健性。4.針對傳統(tǒng)空時結(jié)構(gòu)寬帶多徑波束形成器結(jié)構(gòu)復雜及穩(wěn)健性差的問題,基于相位約束和能量聚焦,提出一種均勻直線陣下穩(wěn)健寬帶多徑干擾抑制波束形成算法。首先分析頻率變化與角度變化對陣列響應相位的影響,通過對期望信號不同頻點施加陣列響應幅度和相位約束,實現(xiàn)穩(wěn)健寬帶波束形成;然后在波束旁瓣區(qū)域引入虛擬干擾源構(gòu)造能量聚焦矩陣,通過主瓣寬度的迭代處理,整體控制輸出波束旁瓣級,將旁瓣區(qū)域能量聚焦到主瓣區(qū)域,實現(xiàn)多徑干擾條件下的穩(wěn)健寬帶波束形成。仿真分析與實際數(shù)據(jù)驗證表明,該算法可以有效地抑制多徑干擾,穩(wěn)健性較好且具有較高的輸出信干噪比。
【學位單位】：解放軍信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TN911.7
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及其意義
    1.2 研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 窄帶多徑波束形成研究現(xiàn)狀
        1.2.2 寬帶多徑波束形成研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 基于反對角單位陣的窄帶多徑信號聯(lián)合接收波束形成
    2.1 引言
    2.2 窄帶波束形成基礎(chǔ)
        2.2.1 陣列信號模型
        2.2.2 常規(guī)窄帶波束形成
        2.2.3 解相干波束形成算法
        2.2.4 多徑信號聯(lián)合接收波束形成算法
    2.3 基于反對角單位陣的窄帶多徑信號聯(lián)合接收波束形成算法
        2.3.1 多徑環(huán)境下期望信號對消原因分析
        2.3.2 基于反對角單位陣的多徑信號聯(lián)合接收
        2.3.3 仿真實驗與性能分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于改進空間平滑的時域?qū)拵Ф鄰讲ㄊ纬?br>    3.1 引言
    3.2 基于頻域聚焦的寬帶多徑波束形成算法
        3.2.1 TCT算法
        3.2.2 RSS算法
    3.3 基于改進空間平滑的時域?qū)拵Ф鄰讲ㄊ纬伤惴?br>        3.3.1 時域?qū)拵Рㄊ纬?br>        3.3.2 改進的時域?qū)拵Э臻g平滑算法
        3.3.3 仿真實驗及性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成
    4.1 引言
    4.2 Duvall結(jié)構(gòu)波束形成器
    4.3 基于最差性能最優(yōu)的穩(wěn)健寬帶波束形成
    4.4 基于協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成
        4.4.1 協(xié)方差矩陣重構(gòu)
        4.4.2 基于協(xié)方差重構(gòu)的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成算法
        4.4.3 仿真實驗及性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于相位約束和能量聚焦的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成
    5.1 引言
    5.2 基于相位約束的穩(wěn)健寬帶波束形成算法
        5.2.1 頻率變化時陣列響應相位約束
        5.2.2 仿真實驗及性能分析
    5.3 基于相位約束和能量聚焦的穩(wěn)健寬帶多徑波束形成算法
        5.3.1 能量聚焦矩陣構(gòu)造
        5.3.2 輸出波束旁瓣控制
        5.3.3 仿真實驗及性能分析
        5.3.4 實際數(shù)據(jù)驗證及分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)束語
致謝
參考文獻
作者簡歷

【參考文獻】

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本文編號：2865295