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1、基于陣列誤差分析的穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法研究閆路2015年1月中圖分類號：TN958.92UDC分類號：621.38基于陣列誤差分析的穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法研究作者姓名閆路學院名稱信息與電子學院指導教師楊小鵬副教授答辯委員會主席許稼教授申請學位工學碩士學科專業(yè)信息與通信工程學位授予單位北京理工大學論文答辯日期2015年1月ResearchonRobustAdaptiveBeamformingBasedonAnalysisofArrayErrorCandidateName：LuYanSchoolorDepart
2、ment:SchoolofInformationandElectronicsFacultyMentor:Prof.XiaopengYangChair,ThesisCommittee：Prof.JiaXuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense：Jan，2015北京理工大學碩士學位論文摘要自適應(yīng)
3、波束形成（ADBF）技術(shù)能夠自適應(yīng)的調(diào)整權(quán)值，使得方向圖的主波束對準期望信號方向，零陷對準干擾信號方向，從而達到有效地抑制干擾和增強期望信號的目的。然而在實際的工程應(yīng)用中，陣列實際信號模型與理想信號模型不完全匹配，存在著通道幅相誤差、陣元位置擾動誤差、波束指向誤差以及有限數(shù)據(jù)樣本誤差等陣列誤差，導致傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法性能的惡化。因此穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成算法及其實現(xiàn)是目前陣列信號處理領(lǐng)域的研究熱點之一。本文在介紹自適應(yīng)陣列信號模型和最優(yōu)波束形成準則的基礎(chǔ)上，分析了不同陣列誤差對傳統(tǒng)自適應(yīng)波束形成性能的影響
4、。仿真實驗和分析，發(fā)現(xiàn)采樣快拍數(shù)據(jù)中含期望信號時，自適應(yīng)波束形成算法的性能對誤差很敏感，穩(wěn)健性差；而不含期望信號時，自適應(yīng)波束形成算法的性能對誤差不敏感，穩(wěn)健性強。在誤差分析的基礎(chǔ)上，闡述了穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成的經(jīng)典算法，并分析各種算法的優(yōu)缺點。針對現(xiàn)有算法存在的不足，提出了基于干擾和噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)和導向矢量補償?shù)姆€(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法。仿真分析了傳統(tǒng)波束形成算法和改進算法的性能，發(fā)現(xiàn)改進算法比傳統(tǒng)波束形成算法具有更好的干擾抑制能力和低快拍誤差穩(wěn)健性，且改進算法的性能與最優(yōu)波束形成器的性能接近。接著，針對采
5、樣快拍中含有期望信號時，傳統(tǒng)正交投影（OP）算法會出現(xiàn)期望信號相消的現(xiàn)象，提出了基于干擾和噪聲協(xié)方差矩陣重構(gòu)的穩(wěn)健正交投影波束形成算法。當采樣快拍中不含期望信號時，仿真分析了傳統(tǒng)OP算法和改進的OP算法的性能，發(fā)現(xiàn)改進的OP算法比傳統(tǒng)的OP算法具有更好的干擾抑制能力和降低噪聲擾動的能力；當采樣快拍中含有期望信號時，改進的OP算法能解決傳統(tǒng)OP算法產(chǎn)生的期望信號相消問題且具有減小噪聲擾動的能力。針對傳統(tǒng)子陣級OP算法性能惡化的問題，提出了基于歸一化的子陣級正交投影算法，仿真分析表明，所提算法可以解決傳統(tǒng)子陣級O
6、P算法性能惡化的問題，且所提算法的性能接近于最優(yōu)性能。最后，對全文工作進行了總結(jié)，并給出穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成技術(shù)需要進一步研究解決的問題。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)波束形成；陣列誤差；穩(wěn)健算法；協(xié)方差矩陣重構(gòu)；正交投影I北京理工大學碩士學位論文AbstractAdaptivebeamformingisabletoadjusttheweightadaptively,makethemainlobeaimatthedesiredsignalandmaketheinterferencessignalnulling,whichcou
7、ldsuppresstheinterferencessignaleffectivelyandstrengthenthedesiredsignal.However,inthepracticalapplication,theperformanceofconventionaladaptivebeamformingmethodsisknowntodegradeseverelyinpresenceofsignalmodelmismatches.Therearechannelamplitudeandphaseerror,
8、elementlocationerror,beampointerrorandlowsnapshotnumbererroretc,whichcouldcausesignalmodelmismatches.Therefore,robustadaptivebeamformingalgorithmanditsimplementationisoneofthehotresearchtopicsinthefiel
