一類非平穩(wěn)信號的時域自適應(yīng)波束形成.pdf

1、波束形成技術(shù)是水下目標(biāo)定位研究中的核心部分，其中自適應(yīng)波束形成算法的研究有重要意義?，F(xiàn)行高分辨算法可以提高寬帶被動聲納的目標(biāo)分辨能力以及信號檢測能力，但同時也存在一定的限制條件。最小方差信號無畸變響應(yīng)(minimum variance distortionless response，MVDR)自適應(yīng)波束形成算法在低信噪比條件下具有良好的方位估計性能，以及諸多改進(jìn)算法能夠進(jìn)一步提高其穩(wěn)定性和寬容性。時域解析MVDR算法(TMVDR)通過引

2、入時域解析信號，實現(xiàn)了利用時域?qū)拵盘栠M(jìn)行幅相加權(quán)，獲得了同頻域MVDR方法相同的權(quán)向量自由度，在不需作子帶分解情況下，大大減小了計算量。在數(shù)據(jù)短時空平穩(wěn)條件下，獲得穩(wěn)定收斂解所需要的數(shù)據(jù)長度遠(yuǎn)小于頻域MVDR方法。
　　 基于TMVDR的特點，本文的研究內(nèi)容為MVDR自適應(yīng)波束形成在一類非平穩(wěn)脈沖信號(單chirp脈沖)領(lǐng)域的應(yīng)用，利用TMVDR實現(xiàn)單chirp脈沖的自適應(yīng)高分辨波束形成(CTMVDR)。本文的主要工作包括：(

3、1)分析了CTMVDR可行性，給出了實現(xiàn)CTMVDR的關(guān)鍵是穩(wěn)定估計陣列優(yōu)化權(quán)向量，而穩(wěn)定估計優(yōu)化權(quán)向量的條件是穩(wěn)定估計chirp脈沖信號自相關(guān)；(2)通過數(shù)值仿真實驗對比chirp脈沖信號的常規(guī)波束形成、頻域波束形成和CTMVDR方法的DOA估計性能，從而說明了CTMVDR的性能特點及優(yōu)越性。并進(jìn)一步利用辛格函數(shù)精確時延算法，通過對接收時間序列進(jìn)行非整數(shù)點的時延，從而提高了陣列信號的時延精度。最后討論了chirp信號帶寬寬度對CTMV

4、DR性能的影響；(3)設(shè)計并組織了湖試實驗，實驗結(jié)果初步驗證了CTMVDR方法的可行性和有效性。數(shù)值仿真和湖試實驗結(jié)果表明：i.在采樣頻率不超過10倍nyquist頻率條件下，低于1024個采樣點即可穩(wěn)定估計自適應(yīng)優(yōu)化權(quán)向量；ii.相比常規(guī)波束形成以及頻域MVDR方法，CTMVDR方法具有更好的波束響應(yīng)、DOA估計、陣處理增益和Chirp脈沖信號的時間波形估計性能。
　　 進(jìn)一步的工作從以下兩方面展開，一方面是進(jìn)一步在實際應(yīng)用中