最差環(huán)境下近場(chǎng)波束形成的魯棒性能研究.pdf

1、隨著陣列信號(hào)處理的日益發(fā)展,其在現(xiàn)代信號(hào)處理的地位也越加顯著,并在諸多領(lǐng)域,如:雷達(dá)、通信、射電天文以及醫(yī)學(xué)診斷等得到了廣泛應(yīng)用。通過對(duì)傳感器陣列賦以不同的系數(shù)獲得最優(yōu)的輸出性能是自適應(yīng)波束形成的目標(biāo),也是陣列信號(hào)處理的重要組成部分之一。傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成都是在理想情況下得到的,在實(shí)際應(yīng)用中并不能滿足,這會(huì)導(dǎo)致算法性能的下降,因此,波束形成算法的魯棒性分析十分必要。并且現(xiàn)有的大多數(shù)算法都是在遠(yuǎn)場(chǎng)平面波前假設(shè)條件下得到的,但是在車載系統(tǒng)

2、、電話會(huì)議遠(yuǎn)場(chǎng)假設(shè)并不成立,所以研究近場(chǎng)波束形成算法及其魯棒性能對(duì)于實(shí)際應(yīng)用顯得尤為重要。本文針對(duì)最差環(huán)境下的近場(chǎng)波束形成的魯棒性能問題進(jìn)行了深入研究。
　　首先,推導(dǎo)了近場(chǎng)球面波的陣列響應(yīng)的表達(dá)式,近場(chǎng)陣列響應(yīng)不僅是方位的函數(shù),也是信源與傳感器陣列之間距離的函數(shù),要比遠(yuǎn)場(chǎng)平面波信號(hào)的提取與接收更為復(fù)雜。其次,利用均勻圓形陣列的球面波信號(hào)模型研究了SMI和LSMI算法在近場(chǎng)范圍內(nèi)的輸出性能,針對(duì)采樣個(gè)數(shù)以及輸入信噪比等因素進(jìn)行了對(duì)

3、比分析,證明了兩種算法均可以應(yīng)用于近場(chǎng)波束形成,且LSMI算法對(duì)小樣本信號(hào)具有較好的魯棒性,能有效地避免噪聲小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量對(duì)最優(yōu)權(quán)重向量產(chǎn)生的擾動(dòng)。再次,重點(diǎn)研究了最差環(huán)境下近場(chǎng)波束的形成算法,詳細(xì)推導(dǎo)了波束形成算法的形成過程。引入橢球體約束集實(shí)現(xiàn)對(duì)任意方向向量失配的信號(hào)的無失真接收并將優(yōu)化問題化簡(jiǎn)成為凸優(yōu)化問題,采用內(nèi)點(diǎn)法求取最優(yōu)的權(quán)重向量。最后,將該波束形成算法分別用于近場(chǎng)環(huán)境下單個(gè)波束以及多波束形成領(lǐng)域,驗(yàn)證了算法對(duì)于方向