穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成方法研究及其應(yīng)用.pdf

1、波束形成技術(shù)在陣列雷達空域信號處理中發(fā)揮著重要的作用。本文的研究目標是研究現(xiàn)有的和提出新的波束形成方法，并使用波束形成技術(shù)處理一組雷達試驗數(shù)據(jù)，獲得足夠好的多普勒圖。本文主要內(nèi)容由研究現(xiàn)有波束形成方法、提出新的波束形成方法、和應(yīng)用波束形成技術(shù)處理雷達信號三大部分組成。
　　第1部分研究現(xiàn)有波束形成方法。專注于研究該領(lǐng)域的熱點，即穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成(RAB)技術(shù)，介紹了百余種最新的RAB方法，將這些方法分為協(xié)方差矩陣加載、導(dǎo)向矢量估

2、計更新、導(dǎo)向矢量穩(wěn)健性約束、協(xié)方差矩陣估計、協(xié)方差矩陣穩(wěn)健性約束、降低陣列敏感度、陣列自校準、期望信號成分預(yù)先去除、穩(wěn)健自適應(yīng)方向圖綜合等多個大類進行研究，揭示了各方法的原理、求解方法、相互聯(lián)系和區(qū)別，點評和仿真總結(jié)了各方法的優(yōu)缺點。
　　為了改善現(xiàn)有RAB方法的缺點以及更好地求解應(yīng)用問題，本文第2部分提出了兩類共4種新的波束形成器。
　　經(jīng)典的協(xié)方差適配穩(wěn)健Capon波束形成器(CFRCB)具有很好的穩(wěn)健性，但是沒有閉合解

3、，并且先驗參數(shù)導(dǎo)向矢量誤差初始值在實際應(yīng)用中難以設(shè)置。第1類方法建立在CFRCB的基礎(chǔ)上。首先推導(dǎo)出CFRCB的一個近似閉合解，然后在此閉合解的基礎(chǔ)上，提出兩種新的迭代穩(wěn)健Capon波束形成器(IRCB)。理論證明，IRCB的每次迭代都能提高波束形成器的性能，并且最終收斂到一個穩(wěn)定值。此外，IRCB的性能幾乎不受導(dǎo)向矢量誤差初始值的影響，容易實現(xiàn)并且計算復(fù)雜度低。
　　為了提高穩(wěn)健性，許多RAB使用了對角加載技術(shù)。然而，對角加載在

4、增強期望信號的同時，犧牲了波束形成器對干擾的抑制能力。第2類方法在提高波束形成器穩(wěn)健性的同時保留對干擾的抑制能力。首先分析了對角加載類RAB會犧牲對干擾抑制能力的原因，然后提出了兩種干擾抑制穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成器(ISRAB)來解決或緩解這個問題。理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果表明，ISRAB能夠保留對干擾的自適應(yīng)抑制能力。當(dāng)陣列被完全校準時，ISRAB能夠形成足夠深的零陷，使得波束形成器的性能接近最優(yōu)值；當(dāng)存在陣列擾動誤差時，ISRAB也能形成比C

5、FRCB要深的多的零陷。
　　第3部分使用現(xiàn)有的和提出的波束形成方法處理一組雷達試驗數(shù)據(jù)。首先簡要介紹波束形成技術(shù)在雷達，特別是被動雷達空域信號處理中的應(yīng)用。重點介紹了最新的副瓣電平控制、零陷加寬和雜波抑制技術(shù)，以及距離—多普勒域波束形成技術(shù)。然后使用了4種典型的波束形成器和5種不同的方法處理一組雷達試驗數(shù)據(jù)。處理的結(jié)果以距離—多普勒圖或者時間—多普勒圖的方式呈現(xiàn)。在詳細分析了數(shù)據(jù)處理的結(jié)果之后，對波束形成技術(shù)和處理方法給出了建議