mvdr自適應(yīng)波束形成算法研究-展示頁
2025-07-02 05:40本頁面
【正文】 噪聲為加性高斯白噪聲。下面將給出波束相應(yīng)圖來說明MVDR權(quán)矢量的這種性質(zhì)。從第一節(jié)MVDR權(quán)矢量表達(dá)式（）中不難看出，MVDR算法之所以具有這種性質(zhì)是因?yàn)樽顑?yōu)權(quán)矢量能夠自適應(yīng)的在期望方向形成峰值并在干擾方向形成零點(diǎn)。在實(shí)際信號(hào)空間波數(shù)譜估計(jì)中，往往使用代替求得MVDR權(quán)矢量。在實(shí)際應(yīng)用中，可以用包含期望信號(hào)的協(xié)方差矩陣來代替。 從MVDR權(quán)矢量表達(dá)式（）中我們還可以看出，MVDR算法需要已知噪聲加干擾的協(xié)方差矩陣。 協(xié)方差矩陣估計(jì)在實(shí)際的陣列處理中，我們無法得到統(tǒng)計(jì)意義上理想的協(xié)方差矩陣，因此只能通過估計(jì)來代替。將（）帶入()得， （）由（）和（）得 ()帶入（）得 ()由Schwartz不等式得， （）當(dāng)且盡當(dāng) ()時(shí)等號(hào)成立。將（）帶入（）得： （）由此求出陣列的輸出功率為（設(shè)信號(hào)與干擾加噪聲完全不相干）： （）其中分別為信號(hào)和干擾加噪聲的協(xié)方差矩陣。在平面波假設(shè)下， () （）其中 （）為信號(hào)入射的方向矢量， （） 為M個(gè)干擾源的方向矢量矩陣。在一般情況下，陣元輸出矢量被認(rèn)為是入射信號(hào)和噪聲加方向性干擾的疊加。通過對海上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理給出MVDR算法的幾組應(yīng)用實(shí)例，根據(jù)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步分析MVDR相對于CBF的性能特點(diǎn)以及對角加載對MVDR算法的改善效果。本文的主要工作是：分析MVDR算法以及對角加載技術(shù)的基本原理，對MVDR算法在快拍數(shù)不足和高信噪比的情況下發(fā)生畸變的原因進(jìn)行討論。為了能在較少快拍數(shù)下得到符合要求的波束相應(yīng)圖，Carlson提出了對協(xié)方差矩陣進(jìn)行對角加載的算法。SMI算法只用較少的采樣數(shù)據(jù)(快拍數(shù))就能保證權(quán)系數(shù)收斂。與CBF相比，MVDR算法在很大程度上提高了波數(shù)譜估計(jì)的分辨率，有效的抑制了干擾和噪聲。關(guān)鍵詞：波束形成；空間波數(shù)譜估計(jì)；MVDR；對角加載Study of MVDR Selfadapting Beamforming AlgorismAbstract Beamforming technology and signal special beamnumber spectral estimation are the two major researching emphasis in array signal processing. MVDR is a selfadapting algorism based on the maximal SINR principle. It can selfadaptingly make the array output reach maximum on the expected direction with the lowest SINR. Applying this algorism to special beamnumber spectral estimation can to great extent increase the resolution and the inhibition capability. This paper makes a further analysis of MVDR algorism with the result of puter emulation and the processing of experimental data. Furthermore, this paper also shows the improvement of diagonalloading technology to MVER algorism. Keywords: Beamforming ；Spatial Wavenumber spectral estimation；MVDR； Diagonal loading目 錄1． 引言 22． MVDR自適應(yīng)波束形成算法原理 22．1 MVDR權(quán)矢量 22．2 協(xié)方差矩陣估計(jì) 42．3 MVDR性能分析 52．4 MVDR算法在空間波數(shù)譜估計(jì)中的應(yīng)用 6仿真實(shí)驗(yàn)1 6仿真實(shí)驗(yàn)2 7應(yīng)用實(shí)例1 73． MVDR性能改善 93．1 快拍數(shù)不足對MVDR算法的影響 9仿真實(shí)驗(yàn)3 113．2 對角加載 12仿真實(shí)驗(yàn)4 133．3 替代的誤差
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