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约束波束形成及波达方位估计算法研究

李雪静  
【摘要】: 阵列信号处理是空域信号分析和处理的一种重要手段,在雷达、声纳、通讯、地震勘探、射电天文、医学成像等众多领域具有良好的应用前景。基于特征分解的超分辨波达方向(DOA)估计技术和自适应数字波束形成技术是阵列信号的两大主要技术。 在实际的环境中,系统中存在的误差、干扰、天线平台快速运动,都能使自适应处理器的性能降低,并且还会存在大量相干信号和宽带信号,相干信号和宽带信号的DOA估计问题成了十分棘手的问题。本文以线阵和圆阵为基础,对干扰信号的抑制、相干信号和宽带信号的接收以及来波方向的估计做了研究,主要工作如下: 1.针对传统LCMV算法在干扰或者接收天线平台快速移动时,由于干扰位置的扰动而出现自适应加权矢量和数据失配的问题,提出一种改进的LCMV算法技术。该技术通过对常规零点约束条件下的LCMV算法增加导数约束条件,从而有效解决了零点失配问题。理论分析和仿真试验验证了方法的有效性。 2.针对经典MUSIC算法和空间平滑算法低信噪比条件下对相干源角度分辨能力降低问题,提出一种估计相邻相干信号方位的新方法。该方法对数据协方差矩阵进行两次修正重构、并进行奇异值分解,最终得到噪声子空间,然后利用MUSIC算法找到极大值对应的信号方向。通过仿真试验对方法的估计性能进行了详细的研究 3.推导了均匀线阵、圆阵接收宽带信号的数学模型,同时重点研究了基于延迟抽头采样的窄带、宽带信号数学模型。将延迟抽头模型应用于MUSIC算法中,可获得宽带信号的来波方向,解决了MUSIC算法对宽带信号DOA估计的失效问题。通过模拟试验证明了该方法的有效性。


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