论文题目: 稳健的自适应波束形成算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 武思军
导师: 张曙
关键词: 阵列信号处理,估计,波束形成,矢量旋转,高阶累积量,循环平稳,稳健性
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 阵列信号处理作为信号处理领域中的一个重要分支,其应用涉及到雷达、声纳、通信以及医疗诊断等多种领域。通过对信号在时间和空间上进行采样和处理,可更加充分地开发信号中蕴含的信息,有效地抑制干扰、提高系统的效率。虽然自适应阵列信号处理在理想的情况下可以达到很好的性能,但由于实际系统中存在的误差,会严重影响到阵列信号处理最后的输出性能,所以,寻求稳健的阵列信号处理算法一直是广大研究者追求的目标。本文通过对阵列信号处理中现有算法的研究,提出和改进了一些现有的算法,使之更加具有稳健性,适应更加复杂和恶劣的环境。 首先针对MVDR算法对指向误差敏感的缺点,通过方向矢量旋转的方法,提出一种在指向误差存在情况下的稳健自适应波束形成算法,并给出角度旋转的选择准则。并基于干扰方向矢量旋转的方法,提出一种零陷加宽的算法,使MVDR算法可以在干扰快速移动时稳健工作。 通过数值分析的方法,对前后向空间平滑的协方差矩阵进行了分析,得出后向平滑矩阵是前向平滑矩阵中元素的重新排列的结论,并通过分析均匀线阵的导向矩阵,指出协方差矩阵本身就包含了平滑子矩阵的全部信息,不仅有效降低了空间平滑算法的运算量,同时使空间平滑处理更加灵活方便。 由于高阶累积量计算的相对复杂性,关于高阶累积量的算法主要还停留在理论研究阶段,本文分析了MUSIC-LIKE算法对均匀线阵的阵列扩展作用,将累积量矩阵压缩到最小,为(2M-1)×(2M-1)的累积量矩阵,较为显著的减少了运算量。另外,分析了相干信号情况下广义导向矢量的估计问题,将盲自适应波束形成算法和特征分析法相结合,提高了盲算法在小信号情况下的性能。 通信中的绝大部分信号均存在循环平稳的性质,利用信号的循环平稳性已经在阵列信号处理中形成了很多算法,如SCORE、CAB算法等,但当系统中存在循环频率误差时,由于存在sinc函数的零点效应,算法性能随着快拍数的增加而出现周期性的性能恶化。本文通过将循环频率均匀分布在选择的区间上,将该区间的所有循环自相关矩阵进行累加,然后用累加后的自相
论文目录:
第1章 绪论
1．1 研究的背景及意义
1．2 稳健的波束形成算法历史与现状
1．3 国内外研究现状
1．3．1 欧洲智能天线项目
1．3．2 日本智能天线试验平台
1．3．3 美国试验平台
1．3．4 中国大唐智能天线
1．4 阵列数据模型及基本假设
1．4．1 阵列信号的数据模型
1．4．2 一些主要的假设
1．5 本文的主要工作和内容安排
第2章 阵列结构及空间平滑算法的改进
2．1 常用的阵列形式
2．1．1 均匀线阵
2．1．2 均匀圆阵
2．1．3 中心存在阵元的均匀圆阵
2．2 阵列信号处理的关键技术
2．2．1 接收矢量协方差矩阵
2．2．2 DOA估计技术
2．2．3 波束形成技术
2．3 空间平滑算法
2．4 空间平滑算法的两点改进
2．4．1 后向空间平滑的矩阵处理
2．4．2 基于矩阵平滑的解相干算法
2．4．3 计算机仿真
2．5 本章小结
第3章 基于虚拟矢量旋转的稳健算法
3．1 阵列数据模型
3．2 导向矢量旋转的原理
3．3 存在指向误差时的稳健算法
3．3．1 特征空间法
3．3．2 矢量旋转增加稳健性
3．3．3 旋转角度的选择
3．3．4 性能分析
3．3．5 计算机仿真
3．4 零陷加宽算法
3．4．1 零陷加宽原理
3．4．2 算法步骤总结
3．4．3 计算机仿真
3．5 功率倒置阵的特征分析法
3．5．1 功率倒置算法及改进
3．5．2 计算机仿真
3．6 本章小结
第4章 基于循环平稳的阵列信号处理
4．1 信号的循环平稳性质
4．2 Cycle-DOA算法
4．3 相干信号的DOA估计
4．3．1 广义导向矢量的估计
4．3．2 广义矢量的矩阵平滑解相干
4．3．3 计算机仿真
4．4 存在 CFE条件下的稳健算法
4．4．1 CAB盲自适应波束形成
4．4．2 CAB算法性能分析
4．4．3 算法的改进
4．4．4 性能分析
4．4．5 计算机仿真
4．5 本章小结
第5章 高阶累积量的阵列信号处理方法
5．1 高阶累积量的定义和性质
5．2 MUSIC-LIKE算法的阵列扩展及改进
5．2．1 MUSIC-LIKE算法构造
5．2．2 MUSIC-LIKE算法对均匀线阵的简化
5．2．3 阵列扩展分析
5．2．4 计算机仿真
5．3 盲自适应波束形成算法
5．3．1 广义导向矢量的估计
5．3．2 盲自适应波束形成算法
5．3．3 盲自适应波束形成的特征空间法
5．4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
发布时间: 2005-10-21
参考文献
- [1].阵列信号处理在雷达和移动通信中的应用研究[D]. 陶建武.吉林大学2004
- [2].阵列信号处理相关技术研究[D]. 陈四根.哈尔滨工程大学2004
- [3].时频分析方法在阵列信号处理中的应用[D]. 黄克骥.电子科技大学2004
- [4].独立分量分析及其在阵列信号处理中的应用[D]. 李小军.西安电子科技大学2004
- [5].快速子空间估计方法研究及其在阵列信号处理中的应用[D]. 黄磊.西安电子科技大学2005
- [6].极化阵列信号处理的理论与方法研究[D]. 黄家才.吉林大学2006
- [7].阵列信号处理中信号参数估计的研究[D]. 石宇.吉林大学2008
- [8].水声阵列信号处理理论及实验研究[D]. 陈阳.哈尔滨工程大学2010
- [9].阵列信号处理若干关键问题研究[D]. 贺顺.西安电子科技大学2015
- [10].阵列信号处理中的若干问题研究[D]. 顾建峰.电子科技大学2008