非合作双基地雷达自适应波束形成技术研究及工程化实现

摘要

自适应波束形成技术是一种空域的自适应滤波技术，作为阵列信号处理的一个重要的研究方向，自适应波束形成技术经过几十年的发展，其基本理论与算法已经相当成熟，但在其工程化实现的过程当中，还存在大量问题没有得到解决。本文依托课题，以工程化实现为目标，针对波束形成过程中算法运算量与传输数据量大的问题，围绕着波束域降维、子空间降秩和宽带恒定束宽等几个方面对自适应波束形成算法进行了研究，并基于多核DSP硬件平台对提出的算法进行工程化实现。主要工作概括如下：
　　1.采用波束域降维与子空间降秩的方式来解决窄带自适应波束形成算法计算量大的问题。首先，把最小方差无失真响应波束形成算法（MVDR）与广义旁瓣相消器（GSC）推广到波束域，在获得与传统算法相同的波束形成性能的同时，通过波束域降维处理来降低算法的计算量。然后，在GSC的框架下，将波束域降维方法与子空间降秩方法结合起来，提出了一种GSC框架下波束域快速自适应波束形成算法，并给出了该算法的实现结构。该算法通过一次特征分解降低了矩阵求逆的计算量，并通过子空间投影来改善算法性能。
　　2.采用频域宽带恒定束宽的波束形成方法来解决宽带信号波束形成之后发生畸变的问题，并用窄带快速算法来降低宽带自适应波束形成的计算量。首先，给出了两种频率不变宽带波束形成算法——空间重采样法与 FFT插值法，通过比较发现空间重采样法的聚焦性能要优于 FFT插值法。然后，将频域宽带恒定束宽波束形成技术与窄带快速自适应波束形成技术结合起来，提出了一种宽带恒定束宽快速自适应波束形成算法，并给出了其两种实现结构。算法在保证恒定束宽性能的前提下，显著降低了计算量。
　　3.依托课题背景，在多核DSP高速信号处理平台上对提出的算法进行工程化实现，设计了主从模式与数据流模式相结合的多核DSP并行处理过程。处理结果表明该方法求权精度高，波束形成速度快，易于在多核DSP上实现。

目录

声明

符号说明

第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2国内外研究历史与现状

1.3本文的组织结构

第二章 自适应波束形成模型与基础理论

2.1引言

2.2课题背景与假设条件

2.3自适应波束形成信号模型

2.4传统自适应波束形成算法

2.5自适应波束形成优化准则

2.6本章小结

第三章 窄带快速自适应波束形成

3.1引言

3.2波束域自适应波束形成算法

3.3波束域降秩自适应波束形成

3.4本章小结

第四章 频域宽带恒定束宽自适应波束形成

4.1引言

4.2基本原理

4.3空间重采样法

4.4基于FFT插值宽带波束形成算法

4.5宽带恒定束宽快速自适应波束形成算法

4.6本章小结

第五章 基于多核DSP平台工程化实现

5.1引言

5.2多核DSP平台介绍

5.3波束形成处理流程与算法设计

5.4多核DSP实验结果

5.5本章小结

第六章 结束语

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

作者在学期间参与的科研项目