基于球陣列測量的近場波束形成技術(shù)研究.pdf

1、陣列信號處理可對空域信號進行檢測和參數(shù)估計，目前已被廣泛用于雷達、聲吶、通信等多種領(lǐng)域。波束形成技術(shù)作為陣列信號處理中的一個重要內(nèi)容，包含常規(guī)波束形成技術(shù)和自適應(yīng)波束形成技術(shù)這兩部分內(nèi)容。常規(guī)波束形成技術(shù)即傳統(tǒng)的不依賴于接收數(shù)據(jù)的波束形成技術(shù)，而自適應(yīng)波束形成技術(shù)則是依賴于接收數(shù)據(jù)的波束形成技術(shù)。本文將近場聲源模型和球陣列分別引入到常規(guī)波束形成和自適應(yīng)波束形成技術(shù)中，提出相應(yīng)的基于球陣列測量的近場波束形成技術(shù)，并對其進行理論分析和實驗研

2、究。
　　 首先對幾種常規(guī)近場波束形成技術(shù)進行詳細的公式推導(dǎo)，并將球陣列引入其中，通過數(shù)值仿真和實驗驗證展示了球陣列運用于常規(guī)近場波束形成技術(shù)中的優(yōu)越性。其次對自適應(yīng)波束形成技術(shù)中的正交投影波束形成技術(shù)進行深入研究，引入傳播算子方法，提出基于傳播算子的正交投影波束形成技術(shù)，在保持波束性能的前提下使運算量大大減小，為其實時運用奠定了理論基礎(chǔ)。針對傳統(tǒng)自適應(yīng)波束形成技術(shù)在陣列接收信號包含期望信號和相干信源等情況下波束形成性能下降的問

3、題，提出線性約束斜投影波束形成技術(shù)，通過數(shù)值仿真表明，該波束形成技術(shù)在低信噪比、低快拍數(shù)和相干信源情況下都具有較好的波束形成性能。針對存在固定零點約束的情況，提出基于變換的線性約束斜投影波束形成技術(shù)，它不僅保留了線性約束斜投影波束形成技術(shù)的所有優(yōu)點，而且由于采用了變換矩陣對接收信號進行變換，在自適應(yīng)零點與固定零點接近或重合時不會出現(xiàn)數(shù)值穩(wěn)定性下降的現(xiàn)象，因此能形成較好的自適應(yīng)方向圖。最后通過對基于球陣列測量的常規(guī)波束形成技術(shù)和自適應(yīng)波束