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智能天线波束形成及跟踪算法研究

沈肖雅  
【摘要】:随着电子技术的不断发展,智能天线技术的应用越来越广泛,而数字波束形成是智能天线技术的核心和关键,受到了广泛的研究和关注。数字波束形成算法在传统的天线波束形成基础上,利用数字信号处理算法及高速运算处理器实现的新技术,广泛用于电子对抗、深空探测、地震勘察等领域。它可以在空域内利用自适应信号处理算法实现空域滤波,并且具有较强的抗干扰能力。本论文针对智能天线中的数字波束形成及稳健性和室内环境下基于波束形成技术的跟踪问题开展了研究。本文首先介绍了阵列天线的基本理论、常见的阵列模型以及波束形成的基本理论,同时在介绍了几种性能评价准则的基础上介绍了几种经典的自适应波束形成算法,并对这几种算法进行了仿真分析和对比。其次,传统的自适应波束形成算法由于在阵列的接收信号数据中包含了期望信号成分,这造成算法对导向矢量失配极度敏感。因此为了提高算法的稳健性,本文提出了在最小方差无畸变响应(MVDR)算法下,对干扰噪声协方差矩阵重构、期望导向矢量重新估计以及对权值的二次约束,实现了一种抗导向矢量失配和零陷加宽的鲁棒算法。最后,针对智能天线的室内跟踪问题,介绍了传统的定位算法以及经典的波束测角方法,同时提出了基于采用最小均方波束形成算法测角和快时域FFT测距的定位方法并给出了仿真模拟分析。室内跟踪算法除了传统的卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波算法外,研究了基于交互多模的扩展卡尔曼追踪算法,并与扩展卡尔曼滤波算法进行了仿真实验。


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