论 文 题 目 ： 稳 健 自 适 应 波 束 形 成 算 法 研 究专 业：信号与信息处理硕 士 生：董懿蓓 (签名 )指导教师：曾召华 (签名 )摘 要阵 列 信 号 处 理 作 为 信 号 处 理 领 域 中 的 一 个 重 要 分 支 ， 其 应 用 涉 及 到 雷 达 、 声 纳 、 通信 以 及 医 疗 诊 断 等 多 种 领 域 。 寻 求 稳 健 的 阵 列 信 号 处 理 算 法 一 直 是 广 大 研 究 者 追 求 的 目标 。 本 文 研 究 了 自 适 应 波 束 形 成 算 法 中 一 些 现 有 算 法 ， 并 对 其 进 行 了 改 进 ， 使 之 更 加 具有 稳 健 性 ， 适 应 于 更 加 复 杂 和 恶 劣 的 环 境 。本 文 从 阵 列 信 号 建 模 的 角 度 阐 述 了 波 束 形 成 的 基 础 理 论 。 对 于 稳 健 自 适 应 波 束 形 成算 法 从 两 个 方 面 进 行 了 研 究 。 一 方 面 ， 从 增 强 信 号 算 法 方 面 考 虑 ， 当 存 在 导 向 矢 量 误 差时 ， 首 先 针 对 Capon 波 束 形 成 算 法 在 导 向 矢 量 不 确 定 集 约 束 下 进 行 了 求 解 。 然 后 研 究 了LSMI 算 法 ， 针 对 稳 健 的 加 载 样 本 矩 阵 求 逆 ( LSMI) 波 束 形 成 算 法 ， 给 出 了 求 解 方 法 ， 获得 了 加 载 电 平 的 准 确 计 算 公 式 ， 而 且 得 出 最 优 加 载 量 为 负 值 ， 且 与 约 束 参 数 的 选 取 无 关 。利 用 对 角 加 载 可 以 使 算 法 取 得 良 好 的 波 束 指 向 ； 另 一 方 面 ， 从 抑 制 干 扰 算 法 方 面 考 虑 ，当 存 在 干 扰 时 ， 为 了 使 LSMI 波 束 形 成 算 法 的 抗 干 扰 性 能 得 到 改 善 ， 提 出 利 用 线 性 干 扰参 数 约 束 ( LJC) 来 实 现 。 文 章 中 对 LJC- LSMI 波 束 形 成 算 法 进 行 了 建 模 与 求 解 ， 得 到 了最 优 加 权 矢 量 的 表 达 式 ， 并 给 出 了 具 体 的 求 解 方 法 。 利 用 线 性 干 扰 参 数 约 束 方 法 更 好 的抑 制 了 干 扰 ， 降 低 旁 瓣 。 在 主 瓣 存 在 干 扰 情 况 下 ， 针 对 基 于 阻 塞 矩 阵 实 现 主 瓣 干 扰 抑 制的 波 束 指 向 偏 移 问 题 ， 提 出 了 一 种 基 于 对 角 加 载 与 线 性 约 束 相 结 合 的 方 向 图 保 形 方 法 。利 用 对 角 加 载 实 现 波 束 指 向 的 准 确 校 正 ， 利 用 线 性 约 束 实 现 其 它 干 扰 方 向 的 准 确 置 零 ，有 效 实 现 了 预 期 的 自 适 应 波 束 形 成 效 果 。文 中 基 于 MATLAB 环 境 ， 通 过 对 各 种 算 法 的 仿 真 分 析 验 证 了 理 论 分 析 的 正 确 性 和 算法 的 有 效 性 。关 键 词： 阵 列 信 号 处 理 ； 波 束 形 成 ； 对 角 加 载 ； 线 性 约 束 ； 稳 健 性研究类型：理 论 研 究Subject ： Research on Robust adaptive beamforming algorithmSpecialty ： Signal and Information ProcessingName ： Dong Yibei （ Signature）Instructor： Zeng Zhaohua （ Signature）ABSTRACTAs all important branch of the signal processing domain, the array signal processing isapplied to many areas such as radar, sonar, communication and biomedical testing. Numerousresearchers are trying to research robust array sierra processing algorithms. Several classicalalgorithms are studied to improve the robustness, which makes the system more robust for thecomplicated scenario.In this paper, the basic theory of beamforming is described from the point of array signalmodeling. Two aspects are researched about robust adaptive beamforming algorithm. On theone hand, from the enhanced signal algorithm, when steering vector errors exist, it is solvedthe problem of the Capon beamforming algorithm under the steering vector uncertainty setconstraint. And then studied LSMI algorithm, for the robust loading sample matrix inversion( LSMI) beamforming algorithm, a solution is given, therein the precise formula for loadinglevel is obtained, and it deduces that the optimal loading level is negative, and bears norelation to the constraint parameter. The algorithm can gain good beam steering throughdiagonal loading. On the other hand, from the interference suppression algorithm, wheninterference existing, the linear jammer parameter constraint (LJC) is proposed in order toimprove the jammer resisting performance of LSMI. The LJC-LSMI beamforming algorithmis modeled and solved, the expression of the optimal weighting vector is gained, and thesolving method is given particularly. The interference suppression and sidelobe attenuationis improved via LJC. For the problem of beam direction offset that caused by mainlobeinterferences suppression based on blocking matrix, a pattern reshaping method is proposedon the base of coalition between diagonal loading and linear constraints. The diagonal methodis used to correct the beam direction and the linear constraints is used to certify the patternnulling in the interference direction, so the expected adaptive beamforming is obtained.Simulation results show that many algorithms attest its correctness and effectivenessbased on MATLAB.Key words ： Array Signal Processing; Beamforming; Diagonal Loading; LinearConstraints; RobustnessThesis ： Basic Research目录目 录1 绪 论 . 11.1 引 言 . 11.2 课 题 研 究 的 意 义 . 21.3 课 题 研 究 的 现 状 和 趋 势 . 31.4 论 文 结 构 安 排 . 42 波 束 形 成 的 基 础 理 论 . 52.1 阵 列 天 线 信 号 模 型 . 52.1.1 理 想 情 况 下 的 数 学 模 型 . 52.1.2 信 号 误 差 时 的 数 学 模 型 . 62.1.3 等