一种改进的稳健自适应波束形成算法

阵列信号处理中波束形成算法研究

第

卷左

第月

期

信号处理

一种改进的稳健自适应波束形成算法董延坤

葛临东,

解放军信息工程大学摘要

郑州,

以】

当快拍数较小时,

,

自适应波束形成算法的性能将会降低,

而对角加载算法是提高这类自适应波束形成算法稳。

健性的简单而有效的方法了该算法的有效性关健字。

但是至今没有一种比较有效的方法来确定对角加载值

本文提出了一种确定加载值的方法。

,

这

种方法在加载值和协方差矩阵的估计误差之间建立联系适自应波束形成

它能够根据阵列的输出数据动态的调整加载值

计算机仿真证实

协方差矩阵估计误差

对角加载

叱

,

乎

讲

耐价

『

呷,

即

俪即,,

卿

匹伴

,

即

耐耐硕二

卿面

仆

钾能

闭

刀

心叩直

耐,

昭

引言自适应波束形成,,

为快拍数,

。

该式表明为了使自适应方向图的副以兀旧。,

,

瓣电平平均为是空间信号处理中抑制干扰信,、、

采样协方差矩阵的快拍数应为

然而对于快速移动的干扰信号或瞬时信号这样大的快拍数很难做到。

号增强有用信号的有效方法在雷达通信声纳等领域有着广泛的应用其实质是通过对各阵元的加权进行空域滤

针对这一问题文献〔提出的基于对角加载的自适应波束形成算法是一种简单有效的方法但是对于对角加载值,

,

波来达到增强期望信号抑制干扰的目的而且可以根据信号环境的变化自适应地改变各阵元的加权因子,

,

、

。

自适应波在假设意义

仅能确定它的范围其具体值只能通过经验来确定至今没有很好的解决方法,

,

,

束形成常用采样矩阵求逆号干扰噪声比超过一

算法该算法具有较快的信。

,

。

在本文的自适应波束形成算法中提出,,

,

意义下的收敛速度,

文献【,

了一种确定加载值的方法对角加载值与协方差矩阵的估计

阵列各阵元输人为独立高斯分布的条件下证明了当快拍数为阵元数时自适应波束形成在。,

误差有关协方差矩阵的估计误差越大加载值也应该越大的调整加载值从而保证了自适应波束形成算法的稳健性,

。

该方法的优点在于能够根据协方差矩阵实时数据情况动态。

下收敛值的损失小于

然而自适应波束形成的另一个

重要因素一方向图形状主要表

现为副瓣电平的收敛也与

计算机仿真和分析证实了该算法的有效性

。

快拍数值,

有关为使自适应方向图副瓣电平收敛到接近期望,

算法对快拍数,

的要求要高得多

。

换句话说,

算

阵列模型及对角加载算法设波束形成器的输出为了

法只需较少的快拍数就能保证

收敛但要得到较低的。

自适应波束副瓣电平则需要更多的快拍数据

在文献

川,

【

,

中指出自适应方向图副瓣电平等于年月日修回日期

,

址年月日

几

盖

,

…

,

,

无

〕

衬“’,

为

个阵元输出的复向

收稿日期

阵列信号处理中波束形成算法研究

第

期

一

种改进的稳健自适应波束形成算法

址

仁为,

、

,

…’

,

,

“

”

是波束形成器的权向量阵元数。

,

在文献,

斗」提出,,

一

种对

加载

《,,

‘,

《

算

和,

’‘

分别代表转置和共扼转置

则接收信

法它在小快拍数据和存在随机阵列信号响应误龙的情况卜仍然具有较好的稳健性函数式,

号向址

、

为表之,、

它的核心思想是通过在

标

二

、

中增加

一

个

几补偿项次

来调移权向址

,

,

叮以表

这叭见这叮「,

,

,

川,

分别代表期望信号于扰和噪声分星

。

示为

‘

二

其中

是信号的方向向址几

。

在文献「」

介

下

卜最仕权向枯能够通过信刀

噪比

的最大化来获得

式中下为加载仇利”对角加载方法对算法进行改进得到加载一

,

脚这吧衬全百

入

,

,

算法它是从、‘,

,

几

采样协方井知阵的对角加载灼法

」〔

刀二全厂、

〕’

’‘

实质是片对角加载协方差知阵代林常规的采样协方井知阵“

是

维的信号协方差知阵噪声

于扰协方差矩阵,

。

对

下,

点信号源有’

,

气,

犷这时

,

,

其中

二

利用

几,

式比。,

”为算法的权向址可了,

为信号功率这时式仔,

,「

丁化为简

介

二

介

一

’

一、

对角加载算法能够提高存在随机阵列信号响,认误龙的,‘

八

衬

。

自适应波束形成算法的性能但是这种方法的缺陷是对数,

,

飞

参要

式变,

的最大化问题可以通过保持期望信号方向的响应不

的选择不可靠而比也不容易,

,

、

因此比

算法的

使、

几

扰尺

’

噪声的输出功率为最小的方法来获得最佳权、

问题是如何选择对角加载仇直典型的是卜面提出

通常

根据经验选择特定的

寸向峨问题的解这日亥问题等价为,

了这吸了是在单个传感器卜的噪声功率

“

、

,

、

,,

种动态的确定对角加载位的方法

这乖

,

‘

法称为最刁,

、

旅无琦变响认。

、

。

确定对角加载值城的“设阵列协方差矩阵的特征分解叮了成二

。‘

‘,

‘,,

、

,、,、,

、

波束形成器

。

这时最佳权

解式

,

表示为,,

二

,。

打艺二

,‘二

入冬,

“

‘

‘

’一

,

二

,

’

是归

北常以打

「

式中千

,

「。

,

…

,‘。

为」们特

,

十全

的西妇阵艺二

‘

君

在实际应用,,二

‘,

,

精确的噪犬一

与

二

扰协方差矩阵

是不

入〔

,

,

…入,

」征位构成的对角知阵为特,

若将协方差知阵’。

丁的因此常川采样协方差矩阵川八

的

个特征值按大小依次排列则汀个’

信号有关,,,

为、

一

一艺幻式,

人

卜入

期望信号,…… 此处隐藏：3849字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……