兩種適于脈沖信號的自適應(yīng)波束形成方法性能分析.pdf

1、目前各國海軍的主要軍事力量的潛艇具有較強的突防能力和良好的隱蔽性。潛艇在水下活動，能盡早檢測到敵方的探測脈沖，并根據(jù)脈沖信號參數(shù)估計目標(biāo)方位及其它參數(shù)，對提高潛艇的威脅判斷、攻防轉(zhuǎn)換，對提高潛艇的防御能力和防御效果，都具有重要的意義，在軍事應(yīng)用和海洋探測中也具有很高的應(yīng)用價值。因此如何在單脈沖時間長度內(nèi)完成穩(wěn)定的目標(biāo)檢測和方位估計，是自適應(yīng)波束形成方法應(yīng)用于水聲定位系統(tǒng)中應(yīng)重點解決的問題。本文期望能提出一種算法可以利用盡可能短的數(shù)據(jù)長度

2、，來實現(xiàn)穩(wěn)定、優(yōu)化的權(quán)向量估計。
　　 論文首先回顧了常規(guī)波束形成算法以及兩種適用于短脈沖信號估計的直接數(shù)據(jù)域(DDD)算法和時域解析MVDR算法的原理并對比分析了他們的性能。理論分析及仿真實驗表明：現(xiàn)有的水下定位系統(tǒng)中仍廣泛采用的常規(guī)波束形成方法，目標(biāo)檢測和方位分辨性能較低，而DDD有較高的旁瓣和較寬的波束寬度，且構(gòu)造噪聲矩陣付出了減少權(quán)向量個數(shù)的代價，DDD的波束寬度進一步變寬。而時域解析MVDR(TAMVDR)在時域?qū)崿F(xiàn)權(quán)

3、向量優(yōu)化估計，只需要2000個左右數(shù)據(jù)點，而且取得了更好的波束性能和更高的陣增益，而且分辨力更高，推進了MVDR技術(shù)在短脈沖中得應(yīng)用。
　　 為實現(xiàn)短數(shù)據(jù)條件下權(quán)向量的穩(wěn)定優(yōu)化估計，本文在DDD算法和TAMVDR算法的基礎(chǔ)上，針對短脈沖信號不能得到良好估計的問題，提出了一種短數(shù)據(jù)長度條件下可以實現(xiàn)權(quán)向量穩(wěn)定優(yōu)化估計的方法-時空聯(lián)合估計權(quán)向量的MVDR自適應(yīng)波束形成方法(TSMVDR)。TSMVDR結(jié)合時域解析信號的MVDR自適應(yīng)

4、波束形成(TAMVDR)算法中構(gòu)造時域解析信號的方法和直接數(shù)據(jù)域(DDD)算法中空間滑動的方法，以減少一半權(quán)向量為代價，實現(xiàn)了在更短的數(shù)據(jù)長度下穩(wěn)定優(yōu)化地估計協(xié)方差矩陣和權(quán)向量。數(shù)值仿真實驗和海上實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，與CBF和DDD相比，TSMVDR采用時空聯(lián)合的方式對協(xié)方差矩陣和權(quán)向量進行估計，具有更好的穩(wěn)定性；且TSMVDR的目標(biāo)函數(shù)為信號功率，因此具有更好的波束性能，即主瓣更窄，旁瓣更低，陣增益更高。
　　 TSMVDR