魯棒自適應(yīng)波束成形研究.pdf

1、作為信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，陣列信號(hào)處理被廣泛的應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、射電天文學(xué)、地震學(xué)、定向/定位、無(wú)線通信以及醫(yī)療診斷等眾多領(lǐng)域。自適應(yīng)波束成形器能夠根據(jù)陣列接收到的信號(hào)，選擇適當(dāng)?shù)牟ㄊ尚螜?quán)值矢量，達(dá)到增強(qiáng)期望信號(hào)，抑制干擾和噪聲的目的。雖然相比于經(jīng)典的波束成形器而言，自適應(yīng)波束成形器有著更好的分辨能力和更強(qiáng)的干擾抑制能力，但是自適應(yīng)波束成形器對(duì)于模型的誤差是非常敏感，即便是輕微的模型失配也可能導(dǎo)致自適應(yīng)波束成形器嚴(yán)重的性能衰落，

2、這給自適應(yīng)波束成形算法應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)造成了困難。為此，在過(guò)去的三十多年中，眾多研究者致力于自適應(yīng)波束成形算法的魯棒性研究，并取得了很多研究成果。本文將在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，研究了幾種新的魯棒自適應(yīng)波束成形算法，以便能適應(yīng)更為復(fù)雜、更為惡劣的環(huán)境。 本文首先提出了一種基于二次采樣的貝葉斯自適應(yīng)波束成形算法。在該算法中，期望信號(hào)的波達(dá)方向被看作是一個(gè)定義在若干候選波達(dá)方向上的離散隨機(jī)變量，由陣列接收信號(hào)計(jì)算出各候選波達(dá)方向的后驗(yàn)概率，

3、并將后驗(yàn)概率的分布作為是否需要進(jìn)行二次采樣的判斷標(biāo)準(zhǔn)；隨后，對(duì)各波達(dá)方向上的波束成形權(quán)值線性加權(quán)，便可得到自適應(yīng)波束成形器，權(quán)系數(shù)為各候選波達(dá)方向的后驗(yàn)概率值。研究表明，這種基于二次采樣的貝葉斯自適應(yīng)波束成形算法，能跟蹤目標(biāo)移動(dòng)引起的波達(dá)方向變化。 接著，論文研究了一種基于等效波達(dá)角方法的自適應(yīng)波束成形算法。本文首次提出了“等效波達(dá)角”的概念，將所有導(dǎo)致期望信號(hào)導(dǎo)引矢量不確定的因素都?xì)w結(jié)為波達(dá)方向一個(gè)因素的不確定。通過(guò)對(duì)導(dǎo)引矢量

4、的元素作互不相關(guān)的假設(shè)，陣列中各個(gè)陣元的等效波達(dá)角可以被一一估計(jì)出來(lái)。根據(jù)已知的陣列結(jié)構(gòu)，可以得到期望信號(hào)導(dǎo)引矢量的估計(jì)值及其對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)波束成形器。研究表明，基于等效波達(dá)角方法的自適應(yīng)波束成形算法能有效提高波束成形器的魯棒性。 考慮到基于最壞情況性能優(yōu)化的自適應(yīng)波束成形算法的保守性，本文最后研究了一類(lèi)基于概率約束的魯棒自適應(yīng)波束成形問(wèn)題，其在設(shè)計(jì)上更為靈活。當(dāng)期望信號(hào)導(dǎo)引矢量的誤差量服從零均值復(fù)高斯分布時(shí)，本文在基于概率約束和