低快拍數(shù)下穩(wěn)健波束形成技術的研究.pdf

1、波束形成是陣列信號處理領域中的一項關鍵技術，它廣泛應用于聲納、雷達、通信、聲學、天文、地震以及醫(yī)學成像等民用或軍事領域。該技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了很好的成果，并逐步走向工程實用化。傳統(tǒng)的波束形成算法在低快拍數(shù)下波束會發(fā)生畸變，輸出信干噪比降低，需要有高的快拍數(shù)才能獲取好的空間濾波效果。而高的快拍數(shù)會造成計算復雜度增高、硬件實現(xiàn)困難、通信即時性差等一系列問題。本文針對這些問題，研究了低快拍數(shù)下的波束形成技術穩(wěn)健性算法，主要工作包括：<

2、br>　　 第一，簡單介紹了波束形成技術的原理，對幾種經(jīng)典的波束形成算法進行仿真，并分析了該算法在低快拍數(shù)下存在的問題。
　　 第二，介紹了粒子群算法原理，并對陷入局部最優(yōu)問題的改進算法進行了分析。通過對粒子群體的跟蹤仿真，證明改進算法效果良好。
　　 第三，實現(xiàn)了基于改進粒子群算法的波束形成技術。它采用群智能優(yōu)化方法逼近最優(yōu)權值，避開了用有限快拍數(shù)估計信號協(xié)方差矩陣的過程，因此在少量的快拍數(shù)下亦有較高的穩(wěn)健性，并且降

3、低了計算復雜度，即時性也得到提高。通過計算機仿真證明了此算法在低快拍數(shù)下能達到較好的空域濾波的目的和輸出信干噪比效果。
　　 第四，分析了壓縮傳感理論。該理論下的采樣方法是在采樣的同時對信號數(shù)據(jù)進行適當?shù)膲嚎s，少量的采樣值就能包含信號的全部信息，且能通過重構算法對其精確恢復。本文針對稀疏可壓縮信號，實現(xiàn)了基于壓縮傳感理論的波束形成算法。該算法借助壓縮傳感理論的采樣方法，根據(jù)少量快拍值估計出協(xié)方差矩陣，進而求得最優(yōu)權矢量。它不僅能