最差環(huán)境下近場波束形成的魯棒性能研究.pdf

1、隨著陣列信號處理的日益發(fā)展,其在現(xiàn)代信號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,在實際應(yīng)用中并不能滿足,這會導(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、、電話會議遠(yuǎn)場假設(shè)并不成立,所以研究近場波束形成算法及其魯棒性能對于實際應(yīng)用顯得尤為重要。本文針對最差環(huán)境下的近場波束形成的魯棒性能問題進(jìn)行了深入研究。
　　首先,推導(dǎo)了近場球面波的陣列響應(yīng)的表達(dá)式,近場陣列響應(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)場平面波信號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模型研究了SMI和LSMI算法在近場范圍內(nèi)的輸出性能,針對采樣個數(shù)以及輸入信噪比等因素進(jìn)行了對

3、比分析,證明了兩種算法均可以應(yīng)用于近場波束形成,且LSMI算法對小樣本信號具有較好的魯棒性,能有效地避免噪聲小特征值對應(yīng)的特征向量對最優(yōu)權(quán)重向量產(chǎn)生的擾動。再次,重點(diǎn)研究了最差環(huán)境下近場波束的形成算法,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現(xiàn)對任意方向向量失配的信號的無失真接收并將優(yōu)化問題化簡成為凸優(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環(huán)境下單個波束以及多波束形成領(lǐng)域,驗證了算法對于方向