兩種適于脈沖信號(hào)的自適應(yīng)波束形成方法性能分析.pdf

1、目前各國(guó)海軍的主要軍事力量的潛艇具有較強(qiáng)的突防能力和良好的隱蔽性。潛艇在水下活動(dòng)，能盡早檢測(cè)到敵方的探測(cè)脈沖，并根據(jù)脈沖信號(hào)參數(shù)估計(jì)目標(biāo)方位及其它參數(shù)，對(duì)提高潛艇的威脅判斷、攻防轉(zhuǎn)換，對(duì)提高潛艇的防御能力和防御效果，都具有重要的意義，在軍事應(yīng)用和海洋探測(cè)中也具有很高的應(yīng)用價(jià)值。因此如何在單脈沖時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)完成穩(wěn)定的目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，是自適應(yīng)波束形成方法應(yīng)用于水聲定位系統(tǒng)中應(yīng)重點(diǎn)解決的問題。本文期望能提出一種算法可以利用盡可能短的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

2、，來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、優(yōu)化的權(quán)向量估計(jì)。
　　 論文首先回顧了常規(guī)波束形成算法以及兩種適用于短脈沖信號(hào)估計(jì)的直接數(shù)據(jù)域(DDD)算法和時(shí)域解析MVDR算法的原理并對(duì)比分析了他們的性能。理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)表明：現(xiàn)有的水下定位系統(tǒng)中仍廣泛采用的常規(guī)波束形成方法，目標(biāo)檢測(cè)和方位分辨性能較低，而DDD有較高的旁瓣和較寬的波束寬度，且構(gòu)造噪聲矩陣付出了減少權(quán)向量個(gè)數(shù)的代價(jià)，DDD的波束寬度進(jìn)一步變寬。而時(shí)域解析MVDR(TAMVDR)在時(shí)域?qū)崿F(xiàn)權(quán)

3、向量?jī)?yōu)化估計(jì)，只需要2000個(gè)左右數(shù)據(jù)點(diǎn)，而且取得了更好的波束性能和更高的陣增益，而且分辨力更高，推進(jìn)了MVDR技術(shù)在短脈沖中得應(yīng)用。
　　 為實(shí)現(xiàn)短數(shù)據(jù)條件下權(quán)向量的穩(wěn)定優(yōu)化估計(jì)，本文在DDD算法和TAMVDR算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)短脈沖信號(hào)不能得到良好估計(jì)的問題，提出了一種短數(shù)據(jù)長(zhǎng)度條件下可以實(shí)現(xiàn)權(quán)向量穩(wěn)定優(yōu)化估計(jì)的方法-時(shí)空聯(lián)合估計(jì)權(quán)向量的MVDR自適應(yīng)波束形成方法(TSMVDR)。TSMVDR結(jié)合時(shí)域解析信號(hào)的MVDR自適應(yīng)

4、波束形成(TAMVDR)算法中構(gòu)造時(shí)域解析信號(hào)的方法和直接數(shù)據(jù)域(DDD)算法中空間滑動(dòng)的方法，以減少一半權(quán)向量為代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了在更短的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度下穩(wěn)定優(yōu)化地估計(jì)協(xié)方差矩陣和權(quán)向量。數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)和海上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，與CBF和DDD相比，TSMVDR采用時(shí)空聯(lián)合的方式對(duì)協(xié)方差矩陣和權(quán)向量進(jìn)行估計(jì)，具有更好的穩(wěn)定性；且TSMVDR的目標(biāo)函數(shù)為信號(hào)功率，因此具有更好的波束性能，即主瓣更窄，旁瓣更低，陣增益更高。
　　 TSMVDR