自適應(yīng)波束形成的穩(wěn)健技術(shù)研究.pdf

1、自適應(yīng)波束形成技術(shù)是使得期望信號無失真通過，同時能夠有效抑制干擾信號的陣列信號處理領(lǐng)域的分支，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲學(xué)、醫(yī)學(xué)及無線通信等領(lǐng)域。幾十年的發(fā)展使得自適應(yīng)波束形成技術(shù)的理論研究日趨成熟，但在實際工程應(yīng)用中，由于各種誤差的存在使得自適應(yīng)波束形成技術(shù)的性能下降，甚至出現(xiàn)信號相消，因此穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成技術(shù)成為學(xué)者研究熱點(diǎn)之一，本文有關(guān)穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成技術(shù)的研究工作主要有：
　?。?）首先建立了陣列接收信號的數(shù)學(xué)模型，給出

2、了統(tǒng)計最優(yōu)波束形成的尋優(yōu)準(zhǔn)則，討論了自適應(yīng)波束形成技術(shù)在誤差的影響下出現(xiàn)信號相消的原因，為避免信號相消、提高算法穩(wěn)健性提供了理論上的支撐。然后對經(jīng)典的穩(wěn)健性技術(shù)進(jìn)行了原理分析，研究了其穩(wěn)健性機(jī)理，比較了各算法的適用環(huán)境及優(yōu)缺點(diǎn)，最后的仿真結(jié)果表明各算法對于期望信號導(dǎo)向矢量失配的穩(wěn)健性。
　?。?）在實際工程應(yīng)用中，訓(xùn)練數(shù)據(jù)中常常包含期望信號，從信號相消的角度出發(fā)，干擾噪聲協(xié)方差矩陣估計是避免信號相消的有效途徑。因此本文提出了一種新

3、的簡單實用的協(xié)方差矩陣估計方法，在高斯白噪聲環(huán)境中，利用接收信號協(xié)方差矩陣小特征值的均值作為噪聲功率，根據(jù)干擾信號導(dǎo)向矢量獲取其功率譜，進(jìn)而實現(xiàn)干擾噪聲協(xié)方差矩陣估計。根據(jù)子空間理論，結(jié)合上述干擾噪聲協(xié)方差矩陣估計方法，提出了一種基于干擾噪聲矩陣估計的穩(wěn)健波束形成方法，它是將期望信號導(dǎo)向矢量向噪聲子空間投影，取其最優(yōu)值可以獲得更為精確的導(dǎo)向矢量，仿真結(jié)果表明該算法能夠指向正確的期望信號方向，因此具有較高的輸出信干噪比。
　?。?）

4、在相干干擾環(huán)境下，接收信號協(xié)方差矩陣將會發(fā)生秩損，常規(guī)的自適應(yīng)波束形成技術(shù)的性能將會嚴(yán)重下降。為恢復(fù)協(xié)方差矩陣的秩，介紹了經(jīng)典的空間平滑技術(shù)，分析了其去相關(guān)的機(jī)理，并從理論與仿真兩方面研究驗證了其部分去相關(guān)的能力。針對該相干環(huán)境，提出了一種新的穩(wěn)健波束形成算法，該方法采用了一種能夠完全去相關(guān)的迭代 Toeplitz方法，即在不改變接收信號協(xié)方差矩陣特征結(jié)構(gòu)的前提下，恢復(fù)協(xié)方差矩陣的Toeplitz性質(zhì)，從而達(dá)到完全解相干的效果。由于快拍