相干干擾下自適應陣列處理技術研究.pdf

1、陣列信號處理具有眾多優(yōu)點，如：波束控制靈活、空間分辨能力高、穩(wěn)健性強以及信號增益高等，在雷達、聲納、通信等眾多軍事及國民經(jīng)濟領域得到了廣泛應用，波束形成和DOA譜估計是陣列信號處理的兩個主要分支。理想信號環(huán)境下，許多學者已研究出了許多常規(guī)波束形成方法和DOA譜估計。但是實際應用中，干擾信號環(huán)境往往比較復雜，如多徑效應或軍事通信中敵方有意實施的干擾等情況，此時，常規(guī)的自適應波束形成方法性能嚴重下降，相干信號源的信號子空間和噪聲子空間互相滲

2、透，導致一些超分辨子空間類算法如多重信號分類（MUSIC）和利用旋轉不變技術進行信號參數(shù)估計（ESPRIT）失效，不能對相干信號進行有效分辨或測向。因此，有必要研究相干干擾背景下的自適應波束形成方法和信號目標方位估計算法。
　　本文主要研究相干環(huán)境下的波束形成及DOA譜估計。
　　首先，介紹了相干環(huán)境下的波束形成及DOA譜估計的研究意義和現(xiàn)狀。
　　其次，針對輔助變換波束形成方法（CTMV）對相干干擾有較好的抑制，但對

3、非相干干擾的抑制不足，研究了一種改進的輔助變換自適應波束形成方法（ICTMV）。該方法同時約束非相干干擾與相干干擾，更好地實現(xiàn)對此兩類干擾方向的自適應零陷濾波。采用變換預處理，避免抑制期望信號；采取恢復噪聲特性和對角加載技術，增強算法穩(wěn)健性；采用拉格朗日乘子法得到最優(yōu)波束形成算法。理論分析與仿真結果表明，保持陣列孔徑不變時，該算法提高了輸出信干噪比和穩(wěn)健性。
　　然后，利用加權空間平滑算法AWSS去相干能力很強和基于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，但為了彌補 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。采用加權空間平滑算法去除相干性；對期望信號施加約束，保證一定角度估計誤差范圍內(nèi)算法的穩(wěn)健性；進行全陣波束形成變換，避免陣列孔徑損失。仿真結果表明，在相干干擾環(huán)境中，該算法的方向圖在期望信號方向有明顯主瓣，有利于接收期望信號；在一定的角度

5、估計誤差范圍內(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，針對常用的超分辨子空間類算法對相干信號失效和矢量奇異值（SVD）算法在低信噪比條件下分辨率下降的問題，本文提出一種基于改進SVD的相干信號DOA估計方法。首先利用信號協(xié)方差矩陣的最大特征矢量，按一定規(guī)則重構一個協(xié)方差矩陣；然后利用矩陣分解思想，修正重構矩陣，以增強去相干能力；最后采用ESPRIT方法進行DOA