阵列信号处理之波束优化设计与应用

序言

前言

第1章绪论

1．1阵列信号处理应用范围

1．2研究历史与现状

1．2．1阵增益与稳健性

1．2．2波束图优化设计

1．2．3恒定主瓣响应波束设计

1．2．4波束形成器的实现

1．2．5目标方位估计

1．3本书的结构

第2章基本知识介绍

2．1引言

2．2数学模型

2．2．1基阵

2．2．2信号模型

2．2．3噪声场模型

2．2．4基阵接收数据模型

2．2．5快拍数据模型

2．3波束形成

2．3．1波束形成表达形式

2．3．2窄带波束形成及其性能参数

2．4常见的波束形成器

2．4．1常规波束形成器

2．4．2MVDR波束形成器

2．4．3MVDR波束形成器的稳健性

2．5本章小结

第3章稳健自适应波束形成

3．1引言

3．2样本协方差矩阵求逆法

3．3对角加载法

3．4加权向量范数约束法

3．4．1加权向量范数约束与对角加载波束形成器的关系

3．4．2范数约束波束形成器的二阶锥规划求解方法

3．4．3范数约束波束形成器对角加载量求解法

3．5最差性能最佳化法

3．6协方差矩阵拟和法

3．7双约束法

3．7．1算法描述

3．7．2尽可能小的椭圆不确定集

3．7．3算例

3．8各种波束形成方法性能比较

3．9本章小结

第4章旁瓣控制波束形成

4．1引言

4．2窗函数加权法

4．2．1几种重要的窗函数

4．2．2波束指向调整

4．3凹槽噪声法

4．4零点展宽技术

4．4．1干扰方位扩展法

4．4．2频带扩展法

4．4．3协方差矩阵锥化法

4．5最低旁瓣波束形成器

4．5．1最低旁瓣波束设计

4．5．2稳健最低旁瓣波束设计

4．6旁瓣控制高增益波束形成器

4．6．1低旁瓣自适应波束设计

4．6．2旁瓣控制高增益波束设计

4．6．3稳健旁瓣控制波束设计

4．7抗阵列流形误差的稳健低旁瓣波束形成

4．7．1问题描述

4．7．2L2范数准则

4．7．3L1范数准则

4．7．4最差旁瓣下界

4．8本章小结

第5章波束图综合

5．1引言

5．2最小误差逼近法

5．2．1问题描述

5．2．2最小均方准则法

5．2．3最小误差范数法

5．3期望主瓣响应波束设计

5．3．1问题描述

5．3．2旁瓣控制主瓣最小误差逼近

5．3．3主瓣精度约束最低旁瓣波束设计

5．3．4窄带波束优化统一形式

5．4恒定主瓣响应波束设计

5．4．1宽带波束图

5．4．2恒定主瓣响应波束图

5．5期望主瓣幅度响应波束设计

5．5．1问题描述

5．5．2相位迭代法

5．5．3分解迭代法

5．5．4设计实例

5．6本章小结

第6章宽带波束形成器的实现

6．1引言

6．2频域DFT波束形成器

6．2．1DFT波束形成

6．2．2另一种解释

6．2．3分析与讨论

6．3时域FIR波束形成器

6．4基于FFT的FIR波束形成

6．5FIR波束形成器中的滤波器设计

6．5．1最小加权误差准则

6．5．2约束最小加权误差准则

6．6FIR波束形成器分步设计法

6．6．1设计原理

6．6．2时域宽带常规波束形成

6．6．3恒定主瓣响应FIR波束形成器

6．6．4旁瓣控制高增益FIR波束形成器

6．7本章小结

第7章宽带波束优化

7．1引言

7．2最小合成误差全局优化恒定主瓣响应FIR波束形成

7．2．1分步设计法的局限性

7．2．2FIR宽带波束响应

7．2．3恒定主瓣响应FIR波束形成器

7．3宽带自适应FIR波束形成

7．3．1数据协方差矩阵

7．3．2自适应FIR波束形成器设计

7．3．3旁瓣控制自适应FIR波束设计

7．4最小差异恒定主瓣响应FIR波束形成

7．4．1最小合成误差全局优化法的局限性

7．4．2最小差异设计法

7．4．3宽带FIR波束优化统一形式

7．5几种宽带FIR波束设计方法比较

7．6本章小结

第8章目标方位估计

8．1引言

8．2窄带阵元域MUSIC方位估计

8．3窄带矩阵空域预滤波方位估计

8．3．1矩阵空域滤波原理

8．3．2矩阵空域滤波器设计

8．3．3空域预滤波DOA估计

8．3．4方位估计步骤

8．4窄带波束域方位估计

8．4．1波束域方法

8．4．2方位估计步骤

8．5宽带非相干方位估计

8．6宽带相干信号子空间方位估计

8．6．1相干信号协方差矩阵的奇异性

8．6．2相干子空间方位估计算法

8．6．3相干子空间方位估计步骤

8．6．4相干信号源方位估计的cramerRao下界

8．7宽带波束域方位估计

8．7．1波束域方位估计方法简介

8．7．2频域处理实现步骤

8．7．3时域处理实现步骤

8．8本章小结

参考文献

附录

A二阶锥规划方法

A．1二阶锥规划简介

A．2二阶锥规划求解软件seDuMi

B部分主要的符号说明

B．1变量符号

B．2部分算术符号

C设计实例目录

　　本书是一本阐述传感器阵列波束优化设计方法与应用的专著，属于阵列信号处理的范畴。书中大部分内容是根据作者近年的科研工作写成的，书中所涉及的方法大多是作者及合作者近年来提出并已在国内外重要期刊上公开发表的方法。此外，书中也介绍了部分国际上近年提出的其他方法。　　本书系统地介绍了传感器阵列波束形成器优化设计方法及其应用。全书分8章，主要叙述了窄带波束优化设计方法、宽带波束形成器实现方法及宽带波束优化设计方法，最后将各波束形成方法应用于目标方位估计。书中融入了作者及合作者多年来从事阵列信号处理方面科研工作的实际经验，纳入了作者近年来在国内外重要期刊发表的十余篇论文，同时也采纳了少量散见于各种文献中的部分内容。　　本书对波束优化设计问题叙述详尽，理论分析力求系统、深入，说理深入浅出，便于自学。本书可作为声呐、雷达及无线通信信号处理专业的本科生、研究生和教师的参考书，也可供有关专业科学研究与工程技术人员参考。