近場波束形成算法及其應(yīng)用研究.pdf

1、陣列信號處理系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于聲納、航天和雷達等領(lǐng)域,它包括兩個核心技術(shù)：信源參數(shù)估計和波束形成。現(xiàn)有的陣列處理系統(tǒng)大多都是建立在遠場假設(shè)的條件下，但是陣列的遠場平面波模型只有在目標處于陣列遠場區(qū)時才是合理的。當目標處于陣列近場區(qū)時，遠場的平面波模型不再成立。如果繼續(xù)采用遠場的假設(shè)進行信號處理，勢必帶來處理效果的下降甚至失效。本文以近場球面波模型為基礎(chǔ)進行近場陣列信號處理相關(guān)研究，重點分析和研究了以下幾個方面的內(nèi)容：
　?。?）研究

2、了近場陣列信號處理模型，首先以陣列球面波模型為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了近場陣列響應(yīng)矩陣，并與遠場陣列響應(yīng)矩陣進行了對比。其次，研究了近場自適應(yīng)波束形成算法，以LMS算法為例進行實驗仿真，實現(xiàn)了對同一方向上不同距離的兩個信號的分離。
　?。?）研究了近場窄帶波束形成算法，包括近場常規(guī)波束形成算法（加權(quán)延時求和）和近場約束最優(yōu)化波束形成算法。其中，針對相控陣波束形成系統(tǒng)控制復(fù)雜、成本高的缺陷，提出了一種簡便的基于幅度加權(quán)的近場波束形成算法；研究了

3、窄帶條件下的陣列近場空間能量分布問題，推導(dǎo)了陣列近場范圍內(nèi)任意點處的功率密度分布函數(shù)。
　?。?）研究了近場寬帶恒定束寬波束形成算法，主要包括基于遠-近場轉(zhuǎn)換和虛擬變換的近場寬帶波束形成算法，提出了一種基于窗函數(shù)法的近場二維恒定束寬波束形成算法。
　　（4）研究了近場寬帶源定位問題，分析了目前常見近場寬帶源定位算法的優(yōu)缺點，提出了一種基于子空間夾角理論的近場寬帶信號定位算法，避免了信源位置預(yù)估、寬帶聚焦等處理過程。