低先驗信息依賴性的穩(wěn)健波束形成技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、自適應(yīng)波束形成器是陣列信號處理中實現(xiàn)目標檢測、參數(shù)估計等的一個重要手段。為了提高陣列系統(tǒng)在存在條件失配和強干擾的環(huán)境中對遠場目標的檢測和參數(shù)估計能力，本文針對自適應(yīng)波束形成器對穩(wěn)健性的迫切需求，結(jié)合水聲設(shè)備實際應(yīng)用環(huán)境，從提高自適應(yīng)波束形成系統(tǒng)穩(wěn)健性和陣列校正技術(shù)兩個方面，開展了深入的理論研究和實驗分析。主要研究內(nèi)容為：
　　1.針對存在各種失配時標準Capon波束形成器性能嚴重下降問題，提出一種基于最小二乘估計的穩(wěn)健波束形成算法

2、，同時針對二階錐規(guī)劃計算量較大問題，提出一種計算復(fù)雜度較低的一維搜索求解方法。該算法結(jié)合了廣義旁瓣對消器和穩(wěn)健最小二乘估計的思想，能同時緩解導(dǎo)向矢量誤差和快拍數(shù)不足的不利影響，通過仿真和試驗驗證了該算法的有效性和對人為設(shè)置參數(shù)的低敏感性。同時將該算法推廣至聲矢量陣，提出基于最小二乘估計的聲矢量陣穩(wěn)健波束形成算法，仿真分析表明該算法性能優(yōu)于現(xiàn)存的聲矢量陣穩(wěn)健波束形成算法，且在抗陣元姿態(tài)誤差上性能更為突出。
　　2.針對導(dǎo)向矢量失配程

3、度較大時，常見穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法性能不足問題，提出一種基于最優(yōu)導(dǎo)向矢量估計的穩(wěn)健波束形成算法。該算法直接利用接收數(shù)據(jù)估計最優(yōu)導(dǎo)向矢量，唯一的先驗信息是期望信號可能的入射區(qū)間，該先驗信息在實際應(yīng)用容易獲取。數(shù)值仿真和試驗結(jié)果表明該算法在抗導(dǎo)向矢量誤差和快拍數(shù)不足時的有效性，且在觀測方向誤差較大時，該算法的性能較常見的穩(wěn)健波束形成算法有較大優(yōu)勢。
　　3.針對聲矢量陣陣元位置誤差和姿態(tài)誤差同時存在的情況，提出一種基于差分進化的聲矢

4、量陣陣型誤差校正算法。以達爾文進化理論為基本思想的差分進化算法，在求解高維非線性優(yōu)化問題時有獨特的優(yōu)勢。新算法以加權(quán)子空間擬合的目標函數(shù)為代價函數(shù)，引入差分進化思想求解。該算法只需待估參數(shù)誤差的上下界這一先驗信息，即可實現(xiàn)對陣元位置誤差和姿態(tài)誤差的聯(lián)合校正。數(shù)值仿真分析驗證了該算法的有效性。
　　4.基于相干信號的處理方法是實現(xiàn)寬帶信號參數(shù)估計重要方法，具有技術(shù)復(fù)雜度低、能實現(xiàn)對相干信號處理等優(yōu)點。但將其應(yīng)用于寬帶自適應(yīng)波束形成時