稳健自适应波束形成算法研究

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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。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。本文研究了自适应波束形成算法中一些现有算法,并对其进行了改进,使之更加具有稳健性,适应于更加复杂和恶劣的环境。  本文从阵列信号建模的角度阐述了波束形成的基础理论。对于稳健自适应波束形成算法从两个方面进行了研究。一方面,从增强信号算法方面考虑,当存在导向矢量误差时,首先针对Capon波束形成算法在导向矢量不确定集约束下进行了求解。然后研究了LSMI算法,针对稳健的加载样本矩阵求逆(LSMI)波束形成算法,给出了求解方法,获得了加载电平的准确计算公式,而且得出最优加载量为负值,且与约束参数的选取无关。利用对角加载可以使算法取得良好的波束指向;另一方面,从抑制干扰算法方面考虑,当存在干扰时,为了使LSMI波束形成算法的抗干扰性能得到改善,提出利用线性干扰参数约束(LJC)来实现。文章中对LJC-LSMI波束形成算法进行了建模与求解,得到了最优加权矢量的表达式,并给出了具体的求解方法。利用线性干扰参数约束方法更好的抑制了干扰,降低旁瓣。在主瓣存在干扰情况下,针对基于阻塞矩阵实现主瓣干扰抑制的波束指向偏移问题,提出了一种基于对角加载与线性约束相结合的方向图保形方法。利用对角加载实现波束指向的准确校正,利用线性约束实现其它干扰方向的准确置零,有效实现了预期的自适应波束形成效果。  文中基于MATLAB环境,通过对各种算法的仿真分析验证了理论分析的正确性和算法的有效性。
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