自適應(yīng)波束形成技術(shù)是指根據(jù)接收信號(hào)的變化來(lái)增強(qiáng)特定達(dá)波方向的信號(hào),類似于形成一股“波束”。由于具有高輸出信干噪比的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療成像、聲吶、雷達(dá)、天文和通信等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中自適應(yīng)波束形成技術(shù)測(cè)得的信息往往出現(xiàn)失配而造成性能劇烈下降,所以研究具有魯棒性的自適應(yīng)波束形成算法一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。魯棒自適應(yīng)波束形成算法中亟待解決的是協(xié)方差矩陣失配和信號(hào)導(dǎo)向矢量失配造成的性能劇烈下降問(wèn)題,在實(shí)際應(yīng)用中由于存在傳播環(huán)境的不穩(wěn)定、達(dá)波方向估計(jì)偏差、陣列校準(zhǔn)偏差、信號(hào)波陣面失真、陣列幾何模型失真和局部散射等,協(xié)方差矩陣失配和信號(hào)導(dǎo)向矢量失配是無(wú)法避免的,因此魯棒性的研究也是針對(duì)這兩類問(wèn)題。針對(duì)提高自適應(yīng)波束形成的魯棒性,本文研究?jī)?nèi)容如下:（1）學(xué)習(xí)了三類魯棒自適應(yīng)波束形成算法:加載矩陣的魯棒自適應(yīng)波束形成算法、基于特征空間的魯棒自適應(yīng)波束形成算法和基于信號(hào)導(dǎo)向矢量不確定集的魯棒自適應(yīng)波束形成算法,共11種,并用數(shù)學(xué)軟件仿真實(shí)現(xiàn)了其中的6種算法。（2）研究了波束形成算法中的權(quán)矢量和魯棒性強(qiáng)弱的關(guān)系,得出算法設(shè)計(jì)思想:強(qiáng)魯棒性的自適應(yīng)波束形成算法的最優(yōu)權(quán)矢量既要靠近估計(jì)的信號(hào)導(dǎo)向矢量以獲得... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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FIR濾波器假設(shè)SOI信號(hào)的導(dǎo)向矢量)(sa精確已知，最優(yōu)的波束形成器權(quán)矢量w假設(shè)是

第二章魯棒自適應(yīng)波束形成算法基礎(chǔ)19許多算法的研究均是針對(duì)這個(gè)自適應(yīng)的波束成形算法增加魯棒性，從而得到具有魯棒性的自適應(yīng)波束形成算法，所以本算法作為魯棒自適應(yīng)波束形成算法的基礎(chǔ)在本章進(jìn)行介紹。假設(shè)接收信號(hào)是窄帶信號(hào)，信號(hào)到達(dá)陣列上時(shí)是平面波，陣列天線的個(gè)數(shù)要大于信號(hào)的個(gè)數(shù)，信號(hào)均來(lái)自不同方向，并且期望信號(hào)和干擾信號(hào)就是平穩(wěn)各態(tài)歷經(jīng)的。如圖2-5所示，均勻陣列由N根各向同性的天線組成，每?jī)筛炀�之間的距離均是d，d等于信號(hào)波長(zhǎng)的一半，有M個(gè)信號(hào)，圖中只畫(huà)出了一個(gè)信號(hào)打在均勻陣列上，M個(gè)信號(hào)中一個(gè)為SOI信號(hào)，另外有M-1個(gè)是干擾信號(hào)，這些信號(hào)均是來(lái)自遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)源，且這M個(gè)信號(hào)兩兩之間互不相關(guān)。圖2-5波束形成陣列模型圖2-5中s表示同一平面波打在相鄰兩根天線上的傳播路程差，N根天線從左到右的接收信號(hào)分別為0p(t),1p(t),2p(t),…,1()Mpt，則有*0()()*ejiiptpt(2-37)式（2-37）中是同一接收信號(hào)相鄰兩根天線的相位時(shí)延2*sin2*2sin2sinsd(2-38)由此第l個(gè)信號(hào)（l=0,1,2,…,M-1）的導(dǎo)向矢量()la的表達(dá)式為：()[1,expjsin,,expj(N1)sin]Tllla(2-39)T表示矢量的轉(zhuǎn)置，()la是N1維的向量，某個(gè)瞬時(shí)時(shí)刻，假設(shè)是第k時(shí)刻，第一根天線處的M個(gè)接收信號(hào)為假設(shè)用0s(k),1s(k),…,1(k)Ms表示，那么在瞬時(shí)時(shí)刻k，第l個(gè)信號(hào)在N根天線上的接收信號(hào)矢量可以表示為(k)()s()lllxak（l=0,1,…,M-1），那么k時(shí)刻波束形成器的接收信號(hào)為

第五章算法的仿真與分析53圖5-1零陷波束圖案能力比較從圖5-1可以看到三種方法在SOI真實(shí)的達(dá)波方向處都能有良好的增益，但是，RCB算法在干擾的位置并沒(méi)有出現(xiàn)深的零陷，因此它的干擾抑制能力不如LCRCB和所提出的方法。這是因?yàn)樽詈髢煞N方法都包含零陷波束圖案的約束。另外，在真正的干擾角范圍內(nèi)所提算法沒(méi)有達(dá)到最小的陣列增益。從圖4-2中可以看到在33°時(shí)所提算法的增益最少，零陷最深，而這是因?yàn)榧俣ǖ母蓴_信號(hào)源的范圍比真實(shí)值寬。5.1.3對(duì)達(dá)波方向估計(jì)角度誤差的性能比較本小節(jié)中對(duì)比了算法關(guān)于達(dá)波方向角度出現(xiàn)誤差時(shí)的性能。真實(shí)的SOI信號(hào)的達(dá)波方向是10o，估計(jì)的達(dá)波方向角度則在5o到15o變化，也就是估計(jì)的達(dá)波方向在真實(shí)的達(dá)波方向角±5o進(jìn)行變化，仿真圖如圖5-2。


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