数字波束形成递推最小二乘算法研究与应用

数字波束形成递推最小二乘算法研究 数字波束形成（DBF）是一门新兴的阵列天线技术，自适应波束形成（ADBF）针对复杂信号环境对波束形成的一个很好的补充。自适应技术的核心思想是优化理论，常用的最佳准则有最小均方误差（MMSE）、最大信噪比（MaxSNR）、线性约束最小方差（LCMv）、最大似然（ML）、最小二乘法（LS）等。本文主要对递推最小二乘算法（RLS）进行了包括了流程设计、性能分析和仿真评价。 数字波束形成（DBF）是随着数字信号处理方法的发展而建立起来的一门新技术，这种技术不仅能充分保留阵列天线上收集的信息，而且能利用复杂的数字信号信号处理方法对信息进行处理，因此它具有一般雷达不具有的超低分辨率和低副瓣的性能，波束扫描，自适应波束控制等。由于采用了先进的数字信号处理方法和自适应技术，DBF雷达不仅性能优越，而且非常灵活，被认为是下一代雷达系统中广泛使用的一项新技术。 相对于一般模拟波束形成技术，数字波束形成技术具有非常多的优点，比如超低分辨率，超低副瓣，抗电子干扰，扫描迅速，多目标处理，高性能并行数字处理等。自适应波束形成（ADBF）针对复杂信号环境对波束形成的一个很好的补充。它的核心思想是采用各种优化算法和自适应算法，根据阵列对不同环境的响应，产生不同的加权系数，己取得最好的信号特征。 阵列信号处理是现代信号处理的一个分支，其本质是利用空间分散排列的传感器阵列和多通道接收机来获取信号的时域和空域等多维信息，以达到检测信号和提取其参数的目的。阵列信号处理的主要内容可分为波束形成技术，空间谱估计等方面技术，他们都是基于对信号进行空间采样的的数据进行处理，因此这些技术是相互渗透和相互关联的。 数字波束形成原理是基于阵列天线的信号处理技术，假设接收天线为N阵元均匀直线阵，目标的来波方向为θ，第k个波束指向为θk，相邻阵元间距为d，信号波长为λ，且各阵元都是各向同性的，对K阵元的加权分别为w1k，w2k,…,wNK，信号是窄带信号。简单地讲，数字多波束形成器就是一个乘加器，如图2-1所示。 本文对递推最小二乘算法（RLS）进行了深入的研究，讨论了其流程设计、性能分析和仿真评价。RLS算法是基于最小二乘估计的思想，通过对阵列天线的信号处理，获取最优的波束形成结果。RLS算法的优点是可以实时处理信号，能够快速适应信号环境的变化，提高了波束形成的性能和稳定性。 本文对数字波束形成技术的研究，涵盖了技术的原理、优点、自适应波束形成技术、阵列信号处理技术、递推最小二乘算法等多方面的内容，为读者提供了一个系统的了解数字波束形成技术的机会。