mvdr自適應(yīng)波束形成算法研究-資料下載頁(yè)
2025-06-23 05:40本頁(yè)面
【正文】 的輸出信號(hào)。錄音機(jī)采樣率48kHz。處理數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)從錄音機(jī)中倒出，導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式對(duì)應(yīng)每秒的數(shù)據(jù)為16*48000矩陣格式。實(shí)驗(yàn)示意圖：碼頭浮碼頭護(hù)衛(wèi)艦輔機(jī)工作狀態(tài)交通艇分別用CBF、MVDR、對(duì)角加載后的MVDR算法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。信號(hào)處理頻帶為2000HZ~4000HZ，聲速取1500米每秒，采用快拍數(shù)為50，對(duì)角加載量為2倍的協(xié)方差矩陣對(duì)角元素標(biāo)準(zhǔn)差。圖表 14：CBF航路圖圖表 15：MVDR航路圖圖表 16：對(duì)角加載后航路圖對(duì)比圖116可以看出，在低快拍數(shù)和高信噪比的影響下，沒有對(duì)角加載的MVDR圖像完全畸變，目標(biāo)航路無(wú)法分辨。對(duì)角加載后交通艇和護(hù)衛(wèi)艦的目標(biāo)航路清晰，可以清晰的分辨出來。對(duì)比圖116可以看出，CBF的航路較寬，在兩目標(biāo)臨近交匯處完全重合在一起，無(wú)法分辨。對(duì)角加載后MVDR圖像的航路明顯變窄，分辨率得到有效提高。圖表 17：166秒時(shí)刻CBF指向圖圖表 18：166秒時(shí)刻MVDR指向圖對(duì)比圖118可以看出，在166秒時(shí)CBF已無(wú)法分辨交通艇和護(hù)衛(wèi)艦的目標(biāo)信號(hào)而對(duì)角加載后的MVDR依然可以分辨兩個(gè)目標(biāo)。因此，對(duì)角加載后MVDR依然保持著較CBF更高的分辨率?？偨Y(jié) 本文深入分析了MVDR自適應(yīng)波束形成算法的原理及其自身存在的問題，同時(shí)分析了對(duì)角加載作為一種MVDR改善算法的原理，并結(jié)合仿真和應(yīng)用實(shí)例結(jié)果加以說明。MVDR是一種滿足最優(yōu)信干噪比準(zhǔn)則和線性約束的自適應(yīng)算法。MVDR可以使在期望方向上的陣列輸出功率最小，信干噪比最大。將其作為一種功率譜估計(jì)的方法應(yīng)用于陣列信號(hào)DOA估計(jì)中可以得到較常規(guī)方法(CBF)更高的分辨率和陣增益。然而MVDR算法本身也存在一定的局限性。當(dāng)所用快拍數(shù)不足時(shí)，小特征值不能快速收斂從而使波束響應(yīng)圖發(fā)生畸變，在高信噪比下，這種影響尤為明顯。低快拍數(shù)下協(xié)方差矩陣求逆時(shí)小特征值擾動(dòng)明顯致使波束響應(yīng)旁瓣升高，主瓣發(fā)生畸變。同時(shí)，由于在實(shí)際應(yīng)用中使用包含期望信號(hào)的協(xié)方差矩陣估計(jì)進(jìn)行運(yùn)算，在高信噪比、低快拍數(shù)的情況下，期望信號(hào)與噪聲加干擾存在明顯的相干性。這在很大程度上影響了MVDR算法的性能。雖然對(duì)角加載在一定程度上削弱了MVDR算法抑制干擾噪聲的能力，降低了分辨率和陣增益，但其可以有效消除低快拍數(shù)下小特征值擾動(dòng)帶來的不良影響。因此，對(duì)角加載提高了MVDR算法在低快拍數(shù)、高信噪比下的穩(wěn)定性。從仿真實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例可以看出，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)募虞d值可以在保持MVDR較CBF高分辨率的前提下有效提高M(jìn)VDR算法的穩(wěn)定性，從而降低了MVDR算法應(yīng)用于信號(hào)DOA估計(jì)時(shí)對(duì)快拍數(shù)的要求，改善了其應(yīng)用效果。參考文獻(xiàn)1． 張旭東 陸明泉 《離散隨機(jī)信號(hào)處理》 清華大學(xué)出版社2． 張明友 呂明 《現(xiàn)代信號(hào)處理理論與方法》 國(guó)防工業(yè)出版社3． 黃曉砥 ‘海洋波導(dǎo)中水平陣列和垂直陣列抑制干擾研究’中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文4． 汪福權(quán) ‘MVDR自適應(yīng)波束形成在被動(dòng)測(cè)向上的應(yīng)用’中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文5． 張小飛 張勝男 徐大專 ‘自適應(yīng)對(duì)角加載的波束形成’中國(guó)空間科學(xué)技術(shù) 2007年4月第2期6． 何心怡 黃海寧 李奇虎 ‘波束域MVDR高分辨方位估計(jì)方法研究’武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)7． Thomas L Marzetta, Steven H Simon, Hobo Ren ‘Capon MVDR spectral Estimation from Singular Data Covariance Matrix without diagonal loading’ Bell Lab lucent Technology.8． Blair D Carlson ‘Covariance Matrix Estimation Errors and Diagonal in Adaptive Arrays.’ 9． Reed l S, Mallen, J,D ‘Rapid convergence rate in adaptive antennas’ IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systerms10． ‘Sample size considerations for adaptive arrays’ IEEE Transactions on Aerospace and Electronics Systems.11． ‘Adaptive Array Principles’ New York Pereginus Ltd12． Capon, J. ‘High resolution Frequencywavenumber Spectrum Analysis’. Proceedings of the IEEE. Aug, 1969. Volume 57 issue 8.13． 居余馬 《線性代數(shù)》 清華大學(xué)出版社14． 丁玉美 高西全 《數(shù)字信號(hào)處理》 西安電子科技大學(xué)出版社15． Boyles Acoustic Waveguides WileyInterscience Publication
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