基于灵敏度的鲁棒自适应波束形成技术研究

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1、．Ｗ？墳舊軍；’Ｖ一．４各种成Ａ葦店ＦＣＩＮＡＵＮＩＦＥＬＥＣＴＲｔＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＨＩＶＥＲＳＴＹＯＯＮＩＣｓｅＥ！硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ勺分，■雜３论文题目基于灵敏度的鲁棒自适应波束形成技术研究瑪￣学科专业通信与信息系统ｉ学号２Ｑ１３２１Ｑ１０２２４作者姓名左轩尘指导教师庄杰副规受一分类号密级注1UDC学位论文基于灵敏度的鲁棒自适应波束形成技术研究（题名和副题名）左轩尘（作者姓名）指导教师庄杰、副教授、电子科技大学（

2、姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2016年3月25日论文答辩日期2016年5月13日学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ROBUSTADAPTIVEBEAMFORMINGBASEDONBEAMFORMERSENSITIVITYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemAuthor:Zuo

3、XuanchenAdvisor:ZhuangJieSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果１。据我所知，除了文中特别加：＾标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。’心＾？作者签名：主日期：＞／峰＾月ＬＴ日＾于论文使用授权本学

4、位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅巧借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）－手作者签名：扛导师签名：７幸子可本、Ｉ曰期＞：＞〇（＾年長月咬曰摘要摘要近几十年来，自适应波束形成技术被广泛地应用于声呐、雷达、地震勘探、通信等领域。经典Capon波束形成在无误差的情况下达到了最大化的信干噪比，但信号导向矢量估计误差和阵列

5、协方差矩阵的估计误差会导致算法性能的恶化，这种现象在采样数据中包含目标信号分量时尤为明显。因此，如何增强波束形成技术对于导向矢量估计误差及协方差矩阵估计误差时的鲁棒性，成为了学者们关注的焦点。自适应波束形成算法研究的早期，人们通过对采样协方差矩阵进行对角加载的方法来提升波束形成算法的鲁棒性，但是存在鲁棒性与干扰抑制能力的权衡问题。近二十年内产生了许多导向矢量不确定集约束来推导加载量的大小的方法，但是这些方法都可能导致干扰和噪声的抑制不足。直到近几年，学者们提出了采用波束形成的灵敏度的算法，通过减小自适应波束形成方法对于协方差矩阵扰动的敏感度，来提升算法的鲁棒性。本文研究了上

6、述算法的推导过程及仿真结果，提出了基于灵敏度的鲁棒波束形成的方法。全文主要工作内容如下：(1)介绍了自适应波束形成的基础理论知识，介绍了对角加载、鲁棒Capon等经典算法及其推导，通过仿真分析了这两种算法的性能。同时介绍了波束形成灵敏度的定义及其在波束形成算法中的作用。(2)提出了一种新的基于灵敏度的鲁棒自适应波束形成算法。算法创新点主要有：一、引入了广义的灵敏度定义，提出在计算球形信号导向矢量的不确定集合中选择使灵敏度最小的经典Capon权矢量解，从而提升经典Capon波束形成算法的鲁棒性的方法；二、通过分析以往算法给出的白噪声灵敏度不适应采样协方差矩阵扰动的色噪声环境，

7、以矩阵扰动理论为推导依据，给出了色噪声协方差定义的相关随机误差灵敏度；三、在以往算法推导的基础上，本文提出了更为直观的图形化的推导方法，将球形信号导向矢量不确定集转化为锥形导向矢量不确定集，并通过简单的拉格朗日方法对算法进行推导，得出权矢量的解，其计算复杂度与之前算法相当。(3)对本文提出的基于灵敏度的方法与之前方法进行了仿真对比，通过仿真结果分析得出基于灵敏度的算法性能较优的结论。关键字：阵列信号处理，波束形成灵敏度，鲁棒自适应波束形成，导向矢量不确定集IABSTRACTABSTRACTRecently,adap