魯棒自適應(yīng)波束成形研究.pdf

1、作為信號處理領(lǐng)域的一個重要分支，陣列信號處理被廣泛的應(yīng)用于雷達、聲納、射電天文學(xué)、地震學(xué)、定向/定位、無線通信以及醫(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，選擇適當(dāng)?shù)牟ㄊ尚螜?quán)值矢量，達到增強期望信號，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的干擾抑制能力，但是自適應(yīng)波束成形器對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)用于實際系統(tǒng)造成了困難。為此，在過去的三十多年中，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，期望信號的波達方向被看作是一個定義在若干候選波達方向上的離散隨機變量，由陣列接收信號計算出各候選波達方向的后驗概率，

3、并將后驗概率的分布作為是否需要進行二次采樣的判斷標(biāo)準(zhǔn)；隨后，對各波達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)為各候選波達方向的后驗概率值。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)移動引起的波達方向變化。 接著，論文研究了一種基于等效波達角方法的自適應(yīng)波束成形算法。本文首次提出了“等效波達角”的概念，將所有導(dǎo)致期望信號導(dǎo)引矢量不確定的因素都?xì)w結(jié)為波達方向一個因素的不確定。通過對導(dǎo)引矢量

4、的元素作互不相關(guān)的假設(shè)，陣列中各個陣元的等效波達角可以被一一估計出來。根據(jù)已知的陣列結(jié)構(gòu)，可以得到期望信號導(dǎo)引矢量的估計值及其對應(yīng)的自適應(yīng)波束成形器。研究表明，基于等效波達角方法的自適應(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基于概率約束的魯棒自適應(yīng)波束成形問題，其在設(shè)計上更為靈活。當(dāng)期望信號導(dǎo)引矢量的誤差量服從零均值復(fù)高斯分布時，本文在基于概率約束和