低快拍數(shù)下穩(wěn)健波束形成技術(shù)的研究.pdf

1、波束形成是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于聲納、雷達(dá)、通信、聲學(xué)、天文、地震以及醫(yī)學(xué)成像等民用或軍事領(lǐng)域。該技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了很好的成果，并逐步走向工程實(shí)用化。傳統(tǒng)的波束形成算法在低快拍數(shù)下波束會(huì)發(fā)生畸變，輸出信干噪比降低，需要有高的快拍數(shù)才能獲取好的空間濾波效果。而高的快拍數(shù)會(huì)造成計(jì)算復(fù)雜度增高、硬件實(shí)現(xiàn)困難、通信即時(shí)性差等一系列問題。本文針對(duì)這些問題，研究了低快拍數(shù)下的波束形成技術(shù)穩(wěn)健性算法，主要工作包括：<

2、br>　　 第一，簡(jiǎn)單介紹了波束形成技術(shù)的原理，對(duì)幾種經(jīng)典的波束形成算法進(jìn)行仿真，并分析了該算法在低快拍數(shù)下存在的問題。
　　 第二，介紹了粒子群算法原理，并對(duì)陷入局部最優(yōu)問題的改進(jìn)算法進(jìn)行了分析。通過對(duì)粒子群體的跟蹤仿真，證明改進(jìn)算法效果良好。
　　 第三，實(shí)現(xiàn)了基于改進(jìn)粒子群算法的波束形成技術(shù)。它采用群智能優(yōu)化方法逼近最優(yōu)權(quán)值，避開了用有限快拍數(shù)估計(jì)信號(hào)協(xié)方差矩陣的過程，因此在少量的快拍數(shù)下亦有較高的穩(wěn)健性，并且降

3、低了計(jì)算復(fù)雜度，即時(shí)性也得到提高。通過計(jì)算機(jī)仿真證明了此算法在低快拍數(shù)下能達(dá)到較好的空域?yàn)V波的目的和輸出信干噪比效果。
　　 第四，分析了壓縮傳感理論。該理論下的采樣方法是在采樣的同時(shí)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s，少量的采樣值就能包含信號(hào)的全部信息，且能通過重構(gòu)算法對(duì)其精確恢復(fù)。本文針對(duì)稀疏可壓縮信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了基于壓縮傳感理論的波束形成算法。該算法借助壓縮傳感理論的采樣方法，根據(jù)少量快拍值估計(jì)出協(xié)方差矩陣，進(jìn)而求得最優(yōu)權(quán)矢量。它不僅能