论文部分内容阅读
基于虚拟阵列波束形成算法在自适应阵列信号处理领域中起着越来越重要的作用,而基于内插变换虚拟阵列波束形成算法有着其他虚拟阵列扩展所不具备的优点,该算法的优点:首先成功地增加了阵列天线的阵元数,其次虚拟阵列天线能够有效地分辨出超过实际阵元数目的信号源或超过实际阵元数目的干扰源,三是可以在期望方向形成较窄的波束。然而该算法不能在干扰方向形成较深的零陷,不可避免的出现变换误差使得波束性能下降,因此,本文对基于内插变换虚拟阵列扩展波束形成算法展开了研究,主要工作论述如下:(1)提出了一种改进对角加载虚拟阵列波束形成的方法。该方法解决传统的虚拟阵列天线波束形成算法存在的零陷较浅和栅瓣过高的问题,其思想是通过奇异值算法分解虚拟协方差矩阵,并利用虚拟协方差矩阵确定对角加载值,构造新的权值用以后续的波束形成。仿真结果表明:有效地增加了阵列阵元数,在干扰方向能够形成较深的零陷,在较少的快拍情况下保持良好的性能,具有较好的鲁棒性。(2)提出了一种基于酉矩阵虚拟阵列波束形成的新方法。该方法的目的是提高波束的增益,其实质是利用虚拟协方差矩阵构造一个酉矩阵,根据酉矩阵组成一个矩阵束,采用奇异值分解算法分解矩阵束得到波束形成所需要的权值。仿真结果表明:此算法在一定程度上提高了波束的性能。(3)提出一种基于广义奇异值(Generalized Singular Value Decompositon,GSVD)虚拟阵列波束形成算法。该算法的思想通过奇异值分解虚拟协方差矩阵求出噪声子空间,然后将虚拟协方差矩阵与噪声子空间组成矩阵束,最后采用广义奇异值算法去分解矩阵束得到波束形成所需要的权值。仿真结果表明:此算法比传统虚拟天线波束形成算法具有较好的波束性能。(4)提出了一种基于改进正交投影虚拟阵列波束形成算法。该方法是为了解决因内插变换过程中出现变换误差而引起的小特征扰动的问题,其思想首先利用奇异值分解算法分解虚拟阵列协方差矩阵得到对应的特征值和特征向量,利用对应的特征向量组成信号子空间和干扰噪声子空间;然后将期望信号导向矢量向干扰信号子空间作正交投影,求得干扰信号子空间正交补空间的投影矩阵,对信号进行重构得到重构后的虚拟协方差矩阵,采用奇异值分解算法分解重构协方差矩阵,得到该协方差矩阵的奇异值及其对应的特征向量;最后最小方差无失真响应(MVDR)算法进行波束形成。该方法能够避免噪声对应的特征值以及特征向量参与波束形成权矢量的运算,这样就能避免小特征值扰动,从而提高波束的性能。