相干干擾下自適應(yīng)陣列處理技術(shù)研究.pdf

1、陣列信號(hào)處理具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如：波束控制靈活、空間分辨能力高、穩(wěn)健性強(qiáng)以及信號(hào)增益高等，在雷達(dá)、聲納、通信等眾多軍事及國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，波束形成和DOA譜估計(jì)是陣列信號(hào)處理的兩個(gè)主要分支。理想信號(hào)環(huán)境下，許多學(xué)者已研究出了許多常規(guī)波束形成方法和DOA譜估計(jì)。但是實(shí)際應(yīng)用中，干擾信號(hào)環(huán)境往往比較復(fù)雜，如多徑效應(yīng)或軍事通信中敵方有意實(shí)施的干擾等情況，此時(shí)，常規(guī)的自適應(yīng)波束形成方法性能嚴(yán)重下降，相干信號(hào)源的信號(hào)子空間和噪聲子空間互相滲

2、透，導(dǎo)致一些超分辨子空間類算法如多重信號(hào)分類（MUSIC）和利用旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)進(jìn)行信號(hào)參數(shù)估計(jì)（ESPRIT）失效，不能對(duì)相干信號(hào)進(jìn)行有效分辨或測(cè)向。因此，有必要研究相干干擾背景下的自適應(yīng)波束形成方法和信號(hào)目標(biāo)方位估計(jì)算法。
　　本文主要研究相干環(huán)境下的波束形成及DOA譜估計(jì)。
　　首先，介紹了相干環(huán)境下的波束形成及DOA譜估計(jì)的研究意義和現(xiàn)狀。
　　其次，針對(duì)輔助變換波束形成方法（CTMV）對(duì)相干干擾有較好的抑制，但對(duì)

3、非相干干擾的抑制不足，研究了一種改進(jìn)的輔助變換自適應(yīng)波束形成方法（ICTMV）。該方法同時(shí)約束非相干干擾與相干干擾，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)此兩類干擾方向的自適應(yīng)零陷濾波。采用變換預(yù)處理，避免抑制期望信號(hào)；采取恢復(fù)噪聲特性和對(duì)角加載技術(shù)，增強(qiáng)算法穩(wěn)健性；采用拉格朗日乘子法得到最優(yōu)波束形成算法。理論分析與仿真結(jié)果表明，保持陣列孔徑不變時(shí)，該算法提高了輸出信干噪比和穩(wěn)健性。
　　然后，利用加權(quán)空間平滑算法AWSS去相干能力很強(qiáng)和基于Toeplit

4、z矩陣的全陣空間平滑方法 SS-Toeplitz可保持大的陣列孔徑的優(yōu)點(diǎn)，但為了彌補(bǔ) AWSS方法陣列孔徑較小及AWSS和SS-Toeplitz方法穩(wěn)健性不好的不足，本文研究了一種穩(wěn)健的全陣波束形成方法。采用加權(quán)空間平滑算法去除相干性；對(duì)期望信號(hào)施加約束，保證一定角度估計(jì)誤差范圍內(nèi)算法的穩(wěn)健性；進(jìn)行全陣波束形成變換，避免陣列孔徑損失。仿真結(jié)果表明，在相干干擾環(huán)境中，該算法的方向圖在期望信號(hào)方向有明顯主瓣，有利于接收期望信號(hào)；在一定的角度

5、估計(jì)誤差范圍內(nèi)，該算法可保持比較高的、且比較平坦的輸出信干噪比；隨著輸入信噪比的增加，輸出信干噪比幾乎線性增大。
　　最后，針對(duì)常用的超分辨子空間類算法對(duì)相干信號(hào)失效和矢量奇異值（SVD）算法在低信噪比條件下分辨率下降的問(wèn)題，本文提出一種基于改進(jìn)SVD的相干信號(hào)DOA估計(jì)方法。首先利用信號(hào)協(xié)方差矩陣的最大特征矢量，按一定規(guī)則重構(gòu)一個(gè)協(xié)方差矩陣；然后利用矩陣分解思想，修正重構(gòu)矩陣，以增強(qiáng)去相干能力；最后采用ESPRIT方法進(jìn)行DOA