陣列信號處理論文：波束域特征空間波束形成及其方向圖低旁瓣實(shí)現(xiàn)

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1、陣列信號處理論文：波束域特征空間波束形成及其方向圖低旁瓣實(shí)現(xiàn)【中文摘要】波束域處理方法借鑒并繼承了某些陣元域的處理方法,是陣元域處理方法的拓展與創(chuàng)新。目前,隨著研究的深入,廣大學(xué)者逐漸對波束域的自適應(yīng)波束形成越來越感興趣,學(xué)者們將眾多算法應(yīng)用于波束域,研究其在波束域的性能,特征空間方法是陣元域常用的方法之一,基于此方法的波束形成器有著良好的收斂性和穩(wěn)健性,通過結(jié)合波束域處理方法和特征空間方法獲得一種兼具波束域性能和特征空間法性能的波束形成器是一個值得研究的課題。本文首先介紹了波束域處理方法和特征空間

2、法的國內(nèi)外研究進(jìn)展,有許多陣元域處理方法在波束域得到成功應(yīng)用,波束形成器性能得以大幅提高,特征空間方法在陣元域有著極好的表現(xiàn),基于特征空間的各種算法也不計(jì)其數(shù)。其次,介紹了與陣列信號處理相關(guān)的基礎(chǔ)知識,包括陣列的基本原理與陣列波束形成。在陣列基本原理中介紹了空間信號與信號的調(diào)制解調(diào)；在陣列波束形成中分析波束形成器中輸出的信號的信噪比。接著,總結(jié)了產(chǎn)生波束的波束形成算法,包含兩個大的部分：第一個大的部分是波束形成一般原理,其中又包括常規(guī)波束形成和最佳波束形成；第二個大的部分是自適應(yīng)波束形成一般實(shí)現(xiàn),其

3、中又包括自適應(yīng)采樣矩陣和自適應(yīng)加權(quán)。再次,提出了一種新的波束域波束形成算法,研究工作包含兩個大的部分：第一個大的部分提出在波束域運(yùn)用特征空間法,其中又包括陣列信號的轉(zhuǎn)換問題,線性約束最小方差準(zhǔn)則下的波束域處理問題,轉(zhuǎn)換矩陣問題等。將波束域特征空間方法產(chǎn)生的波束方向圖與傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的波束方向圖進(jìn)行比對,分析了本論文所提出的算法在穩(wěn)健性與收斂性方面的性能改進(jìn)、主副比的改進(jìn)、旁瓣電平的改進(jìn)、陣列輸出信號干擾噪聲比增益的改進(jìn)、對陣列采樣數(shù)數(shù)要求改進(jìn)等。第二個大的部分提出了三種波束域低旁瓣方向圖實(shí)現(xiàn)方法,第一

4、種方法的仿真結(jié)果表明直接加窗截取陣列加權(quán)矢量的方法不再適用于波束域處理,第二種方法的仿真結(jié)果表明加窗截取波束域轉(zhuǎn)換矩陣T的方法適用于當(dāng)輸入信號SNR相對于輸入INR較大的情形,當(dāng)輸入信號SNR相對于輸入INR較小時,得到的旁瓣水平不理想,第三種方法的仿真結(jié)果表明虛擬干擾法得到的波束方向圖旁瓣隨著虛擬的INR包絡(luò)改變而改變,而通過程序編程可以任意改變虛擬的INR包絡(luò),是比較理想的降低旁瓣的方法?！居⑽恼緽eam-spaceprocessingmethodinheritsandlearnsfroms

5、omeofthearray-spacemethods,whichisadevelopmentandinnovationofarray-spaceprocessing.Currently,withcontinuousin-depthstudy,moreandmorescholarsareincreasinglyinterestedinbeam-spaceadaptivebeamforming.Manyalgorithmshavebeenappliedtobeam-space,andtheirperfo

6、rmanceinthebeam-spaceisalsostudied;Eigen-spacemethodisoneofthemethodscommonlyusedinarray-space,thebeamformerbasedonthesemethodshasagoodconvergencespeedandrobustness,bycombiningthebeam-spaceandeigen-spaceprocessingmethodstoobtainabeamformerwithbothbeam-

7、spaceandeigen-spacepropertiesisaresearchsubjectworthyofstudy.Thispaperfirstlyintroducesthebeam-spaceandeigen-spaceprocessingmethodsresearthprogressathomeandabroad,therearemanyarray-spacemethodshavingbeensuccessfullyappliedinbeam-space,whichhasgreatlyim

8、provedtheperformanceofthebeamformer;Theeigen-spacemethodhasanexcellentperformanceinarray-space,algorithmsbasedoneigen-spacearealsocountless.Secondly,basicknowledgerelatedtoarraysignalprocessingisintroduced,includingthebasicprinciplesoft