论文部分内容阅读
自适应波束形成技术最早出现在声纳和雷达信号处理中，Capon自适应波束形成器是最典型的一种约束最佳自适应波束形成器。当存在阵列方向向量和阵列标度误差时，Capon波束形成器性能急剧下降，因此需要研究稳健性方法。另外，在声纳信号处理中会出现有限采样快拍数的情况，同样会对性能造成影响。本文致力于Capon自适应波束形成器稳健性算法，将DBRCB和RCB算法应用到盲信号处理中，并处理宽带的试验数据进行验证；同时采用基于随机矩阵的新方法克服有限采样快拍数的影响，主要工作和创新点如下：
(1)研究Capon自适应波束形成器的几种稳健性方法：范数约束方法NCCB，DCRCB方法以及RCB方法。基于DCRCB准则的稳健性方法以及RCB方法都可以获得确定的对角线加载量，并且还能解决其他原因导致的稳健性问题。
(2)将稳健性准则RCB和DCRCB推广应用于周期平稳信号的盲自适应波束形成(CAB算法)中，提出了稳健性的RCB-CAB和DCRCB-CAB盲波束形成算法。使用DCRCB和RCB方法处理宽带实验数据，通过对处理结果的定量和定性分析并同常规波束形成方法处理结果进行比较，说明了使用这两种方法进行功率估计和信号检测的有效性。
(3)研究了随机矩阵的基本理论，以及随机矩阵的渐进特性，和一般意义上的渐进统计估计方法：G估计。通过使用随机矩阵的渐进特性，研究了Capon波束形成器的偏移量和方差的一致估计量，它们可以表征功率输出的旁瓣；接着使用G估计理论推导出了有限采样快拍数条件下Capon波束形成器的功率输出估计量的表达式。
(4)针对小的采样快拍数带来的采样协方差矩阵的失配，研究了一种获得最大信干噪比时的最优对角线加载因子。将这个最优加载因子同提出的波束形成器功率估计表达式结合，提出小样本数情况下最优信干噪比的波束形成器输出功率的表达式，并通过实验数据处理对算法进行定性分析和验证。