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《非理想環(huán)境下自適應(yīng)波束形成算法研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文非理想環(huán)境下自適應(yīng)波束形成算法研究碩士研究生：雷舒杰指導(dǎo)教師：王偉教授學(xué)科、專業(yè)：控制科學(xué)與工程論文主審人：周衛(wèi)東教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文非理想環(huán)境下自適應(yīng)波束形成算法研究碩士研究生：雷舒杰指導(dǎo)教師：王偉教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：控制科學(xué)與工程所在單位：自動(dòng)化學(xué)院論文提交日期：2018年1月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngR
2、esearchonAdaptiveBeamformingAlgorithmsunderNonidealConditionsCandidate:LeiShujieSupervisor:Prof.WangWeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUnivers
3、ity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門
4、或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日非理想環(huán)境下自適應(yīng)波束形成算法研究摘要波束形成算法被普遍應(yīng)用到無線通信、語音處理、雷達(dá)、聲吶、醫(yī)學(xué)成像和其他領(lǐng)域。然而
5、在實(shí)際應(yīng)用中會存在各種誤差源，如陣列天線位置不理想、陣元間互耦效應(yīng)、角度估計(jì)不準(zhǔn)確、有限采樣快拍數(shù)、有色噪聲環(huán)境以及高動(dòng)態(tài)環(huán)境等，以上因素均會影響波束形成器輸出性能，嚴(yán)重時(shí)甚至造成其性能失效。因此，提高非理想環(huán)境下波束形成算法的輸出性能成為眾多學(xué)者聚焦所在。本文對波束形成算法的基本理論知識進(jìn)行了簡要概述，分析了常見的非理想條件對波束形成算法的影響，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。具體如下：有限快拍數(shù)和有色噪聲會導(dǎo)致自適應(yīng)波束形成算法波形發(fā)生畸變，針對該問題提出了兩種修正算法：有色噪聲下基于約束Kalman波束形成算法和雙穩(wěn)健性波束形成算法。有色噪聲下基于約束Kalm
6、an波束形成算法將Kalman濾波應(yīng)用到波束形成領(lǐng)域內(nèi)，大大提高了算法的收斂速度，并通過對有色噪聲建模擴(kuò)充Kalman濾波算法中的狀態(tài)方程和量測方程，來消除有色噪聲環(huán)境下波束形成算法波形畸變問題；雙穩(wěn)健性波束形成算法則是通過自適收縮因子方法來修正協(xié)方差矩陣，然后采用修正后的協(xié)方差矩陣對有色噪聲進(jìn)行估計(jì)，來消除有色噪聲環(huán)境下波束形成算法波束畸變問題。仿真結(jié)果表明有色噪聲下基于約束Kalman波束形成算法的收斂速度較快，并且算法的輸出SINR得到明顯的提升，但是該算法的復(fù)雜度較高，而雙穩(wěn)健性波束形成算法則能夠在較低復(fù)雜度的情況下仍具有較好的輸出性能。期望信號導(dǎo)
7、向矢量角度失配會導(dǎo)致自適應(yīng)波束形成算法在期望信號方向上形成不了主波束，嚴(yán)重時(shí)會造成期望信號相消現(xiàn)象。為了解決該問題，幅值響應(yīng)約束被廣泛應(yīng)用到波束形成理論里，但是其在有限快拍數(shù)下旁瓣增益水平較高，針對該問題，提出了一種基于幅值約束與稀疏約束雙約束下穩(wěn)健波束形成算法。該算法利用陣列天線的稀疏性，在目標(biāo)函數(shù)中添加一個(gè)稀疏約束來保證期望信號方向無失真接收而其他角度方向上增益為0。該算法通過將稀疏約束添加到幅值約束算法目標(biāo)函數(shù)中，同時(shí)對波束圖的主瓣和旁瓣進(jìn)行約束，保證算法在角度失配等非理想情況下仍具有較高的輸出性能。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)均驗(yàn)證了所提算法的有效性。通常情
8、況下陣列接收數(shù)據(jù)中都包含期望信號，直接使用陣列接收數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣求
