数字多波束形成与波束跟踪算法研究

论文摘要

数字波束形成算法是在原来天线波束形成原理的基础上,引入先进的数字信号处理方法建立起来的一门新技术,广泛用于雷达、声纳、通信和电子对抗等领域。论文针对数字波束形成中算法的稳健性、移动目标的数字波束跟踪和数字多波束形成等问题,进行了较深入的研究。论文的主要研究内容与成果如下:1、分析了几种经典的自适应权值更新算法,比较了它们的性能。在常规波束形成算法基础上,为了提高算法的稳健性,给出了两种提高算法稳健性的方法,并通过仿真说明其有效性。2、给出了一种基于最小均方误差准则的梯度跟踪算法。通过对阵列的输出求梯度运算,实现权值更新,并对各系统输出进行加权合并,以获得最大信号输出,通过分时可实现目标方位角和俯仰角的自动捕获和跟踪。仿真表明,该跟踪算法能平稳快速地收敛,可以准确地实现对移动目标的搜索和跟踪。3、研究了一种不需要正交化的盲多波束形成算法,并通过仿真表明该算法能快速收敛到不同的信号,解决了盲多波束系统中对同一目标的重复收敛问题。从盲波束形成角度研究了实现移动目标跟踪的方法。4、在线性约束多波束形成算法基础上,从提高算法稳健性角度,提出了一种改进的多波束形成算法。仿真表明,该算法能加快算法的收敛速度,用更少的快拍达到更好的处理效果,在存在通道误差和DOA估计误差的情况下,具有更好的抗误差能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字波束形成现状和发展趋势
• 1.3 本文内容介绍和章节安排
• 第二章 数字波束形成算法研究
• 2.1 数字波束形成基础理论
• 2.1.1 窄带信号模型
• 2.1.2 阵列接收模型
• 2.1.3 波束形成原理
• 2.2 自适应波束形成算法
• 2.2.1 最小方差无畸变响应
• 2.2.2 最小均方算法
• 2.2.3 SMI 算法
• 2.2.4 RLS 算法
• 2.2.5 算法仿真
• 2.3 稳健波束形成算法
• 2.3.1 基于特征空间结构波束形成算法
• 2.3.2 基于对角加载的波束形成算法
• 2.3.3 算法仿真
• 2.4 小结
• 第三章 移动目标的数字波束跟踪
• 3.1 梯度跟踪算法
• 3.1.1 最陡下降法原理
• 3.1.2 梯度法跟踪原理
• 3.1.3 梯度法跟踪过程
• 3.1.4 算法仿真
• 3.2 盲波束算法实现目标跟踪
• 3.2.1 基于最小二乘恒模算法的目标跟踪
• 3.2.2 算法仿真
• 3.3 小结
• 第四章 数字多波束形成
• 4.1 多波束形成技术概述
• 4.2 并行多波束技术
• 4.2.1 算法原理
• 4.2.2 算法仿真
• 4.3 线性约束的多波束
• 4.3.1 线性约束波束形成原理
• 4.3.2 改进的线性约束多波束形成
• 4.3.3 算法仿真
• 4.4 盲多波束形成算法
• 4.4.1 盲多波束形成原理
• 4.4.2 算法仿真
• 4.5 小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献