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稳健自适应波束形成算法研究

苏明坤  
【摘要】:伴随着通信、雷达、智能天线的领域的快速发展阵列信号处理也成为人们研究的重点。其中两种核心的技术:波束形成技术和DOA技术是研究的重点。对波达方向的估计技术研究已经基本成熟,因为如何使得波束形成技术更加稳健就成为研究的重点。 本文首先介绍了阵列信号处理的基本模型,给出了常见的阵列模型和算法常用的模型和基本假设条件。这些基本前提是在理论状态下研究波束形成算法的基础,为了方便理论分析和研究。但是基于此理论情况下的研究算法往往会因为实际应用中出现不同的误差而导致算法性能的降低。自适应信号处理的蓬勃发展为人们提供了波束形成的新思路。自适应波束形成算法的提出将阵列信号处理和自适应信号处理技术有机的结合起来,开辟了波束形成技术的一个研究新方向。通过计算法仿真发现,自适应波束算法确实比常规的波束形成算法能取得更好的性能表现。但是自适应波束形成算法在面对信号方向失配、信号源建模失配、阵元之间相互干扰等问题时性能仍会下降,仍然满足不了人们的需要。因此对具有稳健性的自适应波束算法的研究就成为研究的热点。 基于约束类的算法很好的解决了信号方向失配的问题,但是对其它因素引起的误差没有很好的改善。基于对角加载的算法、基于特征空间的算法、基于最坏情况下性能优化的算法等等这些稳健性算法都相应的提高了算法的稳健性,但是也是各自都有相应的缺点,比如常见的调节量难以确定、算法最优解难以准确计算法出、计算度太高等问题,因此对该类算法的改进仍是当前研究的重点。 本文就是在此背景下,结合各算法的优点,提出一种改进的稳健性波束形成算法。该算法能很好的解决信号方向失配的问题,也能根据不同的信噪比自适应的选择合适的加权向量。最后,通过计算机仿真验证了该算法的有效性。


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