基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健波束形成算法研究.pdf

1、基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健波束形成作為近幾年被提出的一種新型波束形成方法，具有穩(wěn)健性好和收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此，成為最近波束形成算法研究的熱點(diǎn)。雖然許多基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健波束形成算法已經(jīng)被提出，但它們在導(dǎo)向矢量失配條件下與最優(yōu)性能相比仍然有一定的差距。為了進(jìn)一步提升波束形成的性能，本論文提出了兩種新的方法：第一種是針對均勻線陣系統(tǒng)提出了一種基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣自動估計(jì)的穩(wěn)健波束形成算法；第二種針對嵌套陣列系統(tǒng)提出了

2、一種改進(jìn)的穩(wěn)健嵌套陣列波束形成算法。最后通過仿真驗(yàn)證了這兩種算法都能夠提升波束形成的性能。主要的研究內(nèi)容如下：
　　1．介紹了均勻線陣和嵌套陣列信號的數(shù)學(xué)模型；理論推導(dǎo)和仿真分析了經(jīng)典的最小方差無失真響應(yīng)（MVDR）波束形成算法，得到MVDR波束形成算法不具有穩(wěn)健性的結(jié)論，并分析了系統(tǒng)誤差對波束形成性能的影響；理論推導(dǎo)和仿真分析了幾種經(jīng)典的穩(wěn)健波束形成算法，確定了基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的波束形成是提升導(dǎo)向矢量失配條件下波束形成

3、性能的理想方法。
　　2．在均勻線陣系統(tǒng)下提出了一種基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣自動估計(jì)的穩(wěn)健波束形成算法。分析了改善干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)精度的方法，發(fā)現(xiàn)在低快拍數(shù)和導(dǎo)向矢量存在變動的誤差情況下現(xiàn)存的基于干擾噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的波束形成算法性能就會下降。針對這個問題，提出的算法首先利用基于不確定集約束的Capon算法修正了導(dǎo)向矢量，并給出了約束參數(shù)的自動選擇準(zhǔn)則。然后將這個修正值用于重構(gòu)新的干擾噪聲協(xié)方差矩陣，并基于重構(gòu)的干擾噪聲協(xié)方

4、差矩陣來估計(jì)期望信號導(dǎo)向矢量。最后結(jié)合傳統(tǒng)的波束形成算法實(shí)現(xiàn)新的波束形成。該算法的優(yōu)點(diǎn)是利用較少的先驗(yàn)信息下自動地選擇約束參數(shù)以及重構(gòu)出新的干擾噪聲協(xié)方差矩陣，通過仿真分析驗(yàn)證了提出的波束形成算法能夠有效地提高波束形成的穩(wěn)健性。
　　3．提出了一種改進(jìn)的嵌套陣列波束形成算法。分析了嵌套陣列波束形成的方法，并指明了空間平滑矩陣中包含期望信號是造成嵌套陣列波束形成對導(dǎo)向矢量失配敏感的主要原因。針對這個原因，提出的算法首先利用向量化的相