波束形成是陣列信號處理中的一個重要研究方向,廣泛應用于地震學、聲吶、雷達、無線通信和醫(yī)學成像等領域。波束形成通過對陣列上各通道數(shù)據(jù)進行復數(shù)加權求和達到提取期望信號并抑制干擾和噪聲的目的。根據(jù)加權向量的計算是否依賴于接收數(shù)據(jù),波束形成器可以分為兩類:靜態(tài)波束形成器和自適應波束形成器。作為一種常用的自適應波束形成器,Capon波束形成器可以通過自適應選擇加權向量來最小化陣列輸出功率,并保證期望信號不失真。與靜態(tài)波束形成器相比,雖然Capon波束形成器有更高的分辨率和更好的干擾抑制能力,但是當期望信號導向矢量存在誤差時,Capon波束形成器會將期望信號視為干擾并進行抑制,從而導致性能急劇下降。近年來,為了提高自適應波束形成器的穩(wěn)健性,發(fā)展了許多穩(wěn)健的波束形成方法。本文針對不同的信號形式和應用場景對穩(wěn)健的自適應波束形成方法進行了深入研究,主要創(chuàng)新點和貢獻包括:1.針對基于樣本協(xié)方差矩陣求逆波束形成器在期望信號導向矢量存在誤差時出現(xiàn)的信號“自消”問題,提出了一種基于干擾加噪聲協(xié)方差矩陣(InterferencePlus-Noise Covariance Matrix,IPNCM)重構的穩(wěn)健波束形...

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略詞表
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 針對一般信號的穩(wěn)健波束形成算法
        1.2.2 基于非圓信號的穩(wěn)健寬線性波束形成算法
        1.2.3 MIMO雷達穩(wěn)健波束形成算法
        1.2.4 抑制干擾方向擾動的零陷展寬穩(wěn)健波束形成算法
    1.3 本文主要工作以及章節(jié)安排
第二章 穩(wěn)健自適應波束形成原理
    2.1 自適應波束形成基礎
        2.1.1 信號模型
        2.1.2 均勻線性陣列
        2.1.3 最小方差無失真響應波束形成器
    2.2 穩(wěn)健自適應波束形成基礎
        2.2.1 傳統(tǒng)的穩(wěn)健自適應波束形成算法
            2.2.1.1 對角加載法
            2.2.1.2 特征子空間投影法
        2.2.2 基于不確定集的穩(wěn)健波束形成算法
            2.2.2.1 穩(wěn)健Capon波束形成算法
            2.2.2.2 最差情況性能最優(yōu)化法
            2.2.2.3 迭代的穩(wěn)健Capon波束形成
        2.2.3 基于最少先驗信息的穩(wěn)健波束形成
    2.3 穩(wěn)健的寬線性波束形成基礎
        2.3.1 非圓信號簡介
            2.3.1.1 非圓信號的定義
            2.3.1.2 直線信號的性質(zhì)
            2.3.1.3 非平衡正交相移鍵控信號
        2.3.2 非圓信號模型
        2.3.3 最優(yōu)寬線性最小方差無失真波束形成算法
        2.3.4 非圓穩(wěn)健Capon波束形成算法
        2.3.5 基于非圓系數(shù)空間譜的穩(wěn)健寬線性波束形成
            2.3.5.1 非圓系數(shù)的空間譜
            2.3.5.2 擴展的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣重構
            2.3.5.3 期望信號的擴展導向矢量估計
    2.4 MIMO雷達穩(wěn)健波束形成基礎
        2.4.1 MIMO雷達信號模型
        2.4.2 基于最小方差的MIMO雷達穩(wěn)健波束形成算法
    2.5 本章小結
第三章 基于矩陣重構的穩(wěn)健自適應波束形成方法
    3.1 典型的協(xié)方差矩陣重構方法
        3.1.1 基于Capon空間譜的協(xié)方差矩陣重構方法
        3.1.2 基于改進Capon空間譜的協(xié)方差矩陣重構方法
        3.1.3 基于子空間的協(xié)方差矩陣重構方法
        3.1.4 基于矩陣加權求和的協(xié)方差矩陣重構方法
    3.2 基于協(xié)方差矩陣重構的穩(wěn)健波束形成算法
        3.2.1 干擾加噪聲協(xié)方差矩陣的重構
        3.2.2 期望信號的導向矢量估計
        3.2.3 算法復雜度分析
        3.2.4 仿真實驗
    3.3 本章小結
第四章 針對非圓信號的穩(wěn)健寬線性波束形成算法
    4.1 基于迭代自適應技術的穩(wěn)健寬線性波束形成
        4.1.1 擴展的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣重構
        4.1.2 期望信號的擴展導向矢量估計
        4.1.3 仿真實驗
    4.2 基于二次規(guī)劃和收縮技術的穩(wěn)健寬線性波束形成
        4.2.1 擴展的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣重構
        4.2.2 期望信號的擴展導向矢量估計
            4.2.2.1 基于迭代二次約束二次規(guī)劃技術的導向矢量估計
            4.2.2.2 基于收縮技術的導向矢量估計
        4.2.3 加權向量的計算
        4.2.4 算法復雜度分析
        4.2.5 仿真實驗
    4.3 本章小結
第五章 基于不確定集的MIMO雷達穩(wěn)健波束形成
    5.1 問題描述及已有算法
        5.1.1 降維處理
    5.2 考慮導向矢量誤差的MIMO雷達穩(wěn)健波束形成
        5.2.1 所提波束形成算法與LCMV算法之間的關系
        5.2.2 降維算法
        5.2.3 計算復雜度分析
        5.2.4 仿真實驗
    5.3 本章小結
第六章 針對干擾方向擾動的穩(wěn)健波束形成算法
    6.1 問題描述及已有算法
        6.1.1 協(xié)方差矩陣銳化法
        6.1.2 導數(shù)約束法
        6.1.3 基于線性約束的區(qū)域抑制法
    6.2 抗導向矢量失配的零陷展寬波束形成算法
        6.2.1 算法描述
        6.2.2 仿真實驗
    6.3 計算復雜度分析
    6.4 本章小結
第七章 全文總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果



本文編號：3790783