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矢量阵自适应波束形成技术研究

王静宇  
【摘要】:阵列信号处理的热点之一是目标波达方位(DOA)估计。在水声领域,传统的DOA估计是通过利用空间布置的声压传感器阵接收目标辐射的声信号作波束形成来实现的。但常规的波束形成技术目标分辨率受瑞利限约束,为了提高阵列的角度分辨率,我们将自适应技术和波束形成技术结合起来,把自适应干扰抵消原理应用于波束形成方法中,即研究一种自适应波束形成算法,以期得到更高的目标分辨率。近年来,基于矢量传感器的阵列信号处理成为信号处理领域中一个比较活跃的研究方向。矢量水听器可以空间共点、时间同步测量声场中的声压(标量场)和振速(矢量场)信息。更多的信息量必然带来更好的信号处理效果,因此我们在研究声压阵自适应波束形成的基础上进而研究矢量阵的自适应波束形成技术,希望得到更为优越的目标定位性能,这正是本文的主要研究内容。 本文在介绍了阵列信号处理方法的基础上,先简单介绍了Bartlett、Capon、Music等空间谱估计算法,然后从空间谱估计的最优权向量出发,重点讨论了声压阵的自适应波束形成算法的基本原理,并给出仿真结果:接着,文章回顾了矢量阵信号处理的物理基础及矢量阵波束形成技术,最后针对(P+Vc)~*Vc这种组合形式研究了矢量阵的自适应波束形成技术,利用矢量阵本身的优势,给出了两种矢量阵自适应波束形成结构。仿真结果显示,本文研究的这种矢量阵的自适应波束形成算法相对常规波束形成算法的方位估计性能有所提高。 文章最后,给出了大连海试和抚仙湖湖试的数据处理结果。主要是对文中提到的矢量阵自适应波束形成算法进行试验数据的验证。


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