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数字波束形成技术作为阵列信号处理领域的重要分支,在雷达、声呐、无线通信、医学成像、地质勘探、射电天文等多种领域具有广泛的应用。自适应波束形成技术在理论上具有良好的性能,较好的干扰抑制能力,但是在实际应用中,各种误差的存在往往导致传统的自适应波束形成技术性能大大下降。因此,存在阵列误差情况下的稳健波束形成算法成为目前信号处理界的研究焦点。论文主要研究了基于对角加载类的稳健波束形成算法。
论文首先回顾了经典的标准Capon波束形成算法,然后介绍了针对导向矢量误差的三种传统的稳健波束形成算法,给出了几种算法的仿真结果。
针对传统对角加载波束形成算法对角加载量难以确定的不足,研究了四种基于对角加载类的稳健波束形成算法,即最差性能最优化(WCPO)波束形成算法、加权向量范数约束波束形成算法(NCCB)、稳健Capon波束形成算法(RCB)和双约束稳健Capon波束形成算法(DCRCB)。WCPO算法主要是以二阶锥规划软件为求解工具,但文中指出它属于对角加载类算法;NCCB算法提高了MVDR算法的稳健性,但是加权向量的约束值难以确定:RCB和DCRCB都是将导向矢量约束到一个椭球体内,最大化阵列输出功率求解最优导向矢量。论文对四种算法都进行了仿真分析,并着重研究了稳健Capon波束形成算法和双约束稳健Capon波束形成算法。
论文最后介绍了一个多天线收发实验系统,利用该系统的实测数据验证了稳健波束形成算法在阵列误差情况下能够有效地对消各种干扰。