mvdr自適應波束形成算法研究-資料下載頁
2025-06-23 05:40本頁面
【正文】 的輸出信號。錄音機采樣率48kHz。處理數(shù)據(jù)通過計算機從錄音機中倒出，導出數(shù)據(jù)格式對應每秒的數(shù)據(jù)為16*48000矩陣格式。實驗示意圖：碼頭浮碼頭護衛(wèi)艦輔機工作狀態(tài)交通艇分別用CBF、MVDR、對角加載后的MVDR算法對實驗數(shù)據(jù)進行處理。信號處理頻帶為2000HZ~4000HZ，聲速取1500米每秒，采用快拍數(shù)為50，對角加載量為2倍的協(xié)方差矩陣對角元素標準差。圖表 14：CBF航路圖圖表 15：MVDR航路圖圖表 16：對角加載后航路圖對比圖116可以看出，在低快拍數(shù)和高信噪比的影響下，沒有對角加載的MVDR圖像完全畸變，目標航路無法分辨。對角加載后交通艇和護衛(wèi)艦的目標航路清晰，可以清晰的分辨出來。對比圖116可以看出，CBF的航路較寬，在兩目標臨近交匯處完全重合在一起，無法分辨。對角加載后MVDR圖像的航路明顯變窄，分辨率得到有效提高。圖表 17：166秒時刻CBF指向圖圖表 18：166秒時刻MVDR指向圖對比圖118可以看出，在166秒時CBF已無法分辨交通艇和護衛(wèi)艦的目標信號而對角加載后的MVDR依然可以分辨兩個目標。因此，對角加載后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自適應波束形成算法的原理及其自身存在的問題，同時分析了對角加載作為一種MVDR改善算法的原理，并結(jié)合仿真和應用實例結(jié)果加以說明。MVDR是一種滿足最優(yōu)信干噪比準則和線性約束的自適應算法。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的方法應用于陣列信號DOA估計中可以得到較常規(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。當所用快拍數(shù)不足時，小特征值不能快速收斂從而使波束響應圖發(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)方差矩陣求逆時小特征值擾動明顯致使波束響應旁瓣升高，主瓣發(fā)生畸變。同時，由于在實際應用中使用包含期望信號的協(xié)方差矩陣估計進行運算，在高信噪比、低快拍數(shù)的情況下，期望信號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)下小特征值擾動帶來的不良影響。因此，對角加載提高了MVDR算法在低快拍數(shù)、高信噪比下的穩(wěn)定性。從仿真實驗和應用實例可以看出，通過設置適當?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MVDR算法的穩(wěn)定性，從而降低了MVDR算法應用于信號DOA估計時對快拍數(shù)的要求，改善了其應用效果。參考文獻1． 張旭東 陸明泉 《離散隨機信號處理》 清華大學出版社2． 張明友 呂明 《現(xiàn)代信號處理理論與方法》 國防工業(yè)出版社3． 黃曉砥 ‘海洋波導中水平陣列和垂直陣列抑制干擾研究’中國科學院博士學位論文4． 汪福權(quán) ‘MVDR自適應波束形成在被動測向上的應用’中國科學院博士學位論文5． 張小飛 張勝男 徐大專 ‘自適應對角加載的波束形成’中國空間科學技術(shù) 2007年4月第2期6． 何心怡 黃海寧 李奇虎 ‘波束域MVDR高分辨方位估計方法研究’武漢理工大學學報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)》 清華大學出版社14． 丁玉美 高西全 《數(shù)字信號處理》 西安電子科技大學出版社15． Boyles Acoustic Waveguides WileyInterscience Publication
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