优化阵列信号处理 上 波束优化理论与方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1阵列信号处理应用范围 1

1.2研究历史与现状 2

1.2.1阵增益与稳健性 3

1.2.2波束图优化设计 5

1.2.3恒定主瓣响应波束设计 8

1.2.4波束形成器的实现 9

1.2.5模态阵列信号处理 12

1.2.6目标方位估计 15

1.2.7二阶锥规划求解方法 16

1.3本书的结构 16

第2章 阵列信号处理数学模型 18

2.1引言 18

2.2数学模型 19

2.2.1基阵 19

2.2.2信号模型 20

2.2.3噪声场模型 24

2.2.4基阵接收数据模型 26

2.2.5快拍数据模型 28

2.3波束形成 32

2.3.1波束形成表达形式 32

2.3.2窄带波束形成 34

2.3.3窄带波束形成器的性能参数 35

2.3.4波束扫描方位谱 44

2.4常见的波束形成器 45

2.4.1常规波束形成器 45

2.4.2最佳波束形成器 48

2.5本章小结 55

第3章 规则阵波束设计 57

3.1引言 57

3.2线阵 57

3.2.1连续线阵 57

3.2.2均匀线列阵 65

3.2.3二元阵 73

3.2.4均匀线列阵窗函数加权 78

3.3矩形阵 83

3.3.1波束图乘积定理 83

3.3.2均匀矩形阵 84

3.4本章小结 87

第4章 波束稳健性分析 89

4.1引言 89

4.2最佳波束形成器稳健性影响因素 89

4.3导向向量失配对波束性能的影响 91

4.4协方差矩阵失配对波束性能的影响 97

4.4.1样本协方差矩阵求逆波束形成 97

4.4.2样本协方差矩阵求逆法波束性能 98

4.5超增益波束形成器的稳健性 101

4.6本章小结 104

第5章 稳健波束设计 105

5.1引言 105

5.2对角加载法 105

5.3加权向量范数约束法 115

5.3.1加权向量范数约束与对角加载波束形成器的关系 115

5.3.2范数约束波束形成器的二阶锥规划求解方法 117

5.3.3范数约束波束形成器对角加载量求解法 117

5.4最差性能最佳化法 124

5.5协方差矩阵拟合法 126

5.6双约束法 133

5.6.1算法描述 133

5.6.2尽可能小的椭圆不确定集 136

5.7各种波束形成方法性能比较 141

5.8本章小结 147

第6章 波束旁瓣设计 150

6.1引言 150

6.2凹槽噪声法 151

6.3零点展宽技术 157

6.3.1干扰方位扩展法 158

6.3.2频带扩展法 159

6.3.3协方差矩阵锥化法 160

6.4最低旁瓣波束形成器 163

6.4.1最低旁瓣波束设计 163

6.4.2稳健最低旁瓣波束设计 168

6.5旁瓣控制高增益波束形成器 170

6.5.1低旁瓣自适应波束设计 170

6.5.2旁瓣控制高增益波束设计 171

6.5.3稳健旁瓣控制波束设计 173

6.6抗阵列流形误差的稳健低旁瓣波束形成 177

6.6.1问题描述 177

6.6.2 e2范数准则 178

6.6.3 e1范数准则 179

6.6.4最差旁瓣下界 181

6.7本章小结 185

第7章 波束主瓣设计 187

7.1引言 187

7.2最小误差逼近法 188

7.2.1误差范数表述 188

7.2.2最小均方准则法 189

7.2.3最小误差范数法 192

7.3期望主瓣响应波束设计 195

7.3.1问题描述 195

7.3.2旁瓣控制主瓣最小误差逼近 196

7.3.3主瓣精度约束最低旁瓣波束设计 197

7.3.4窄带波束优化统一形式 199

7.4恒定主瓣响应波束设计 201

7.4.1宽带波束图 201

7.4.2恒定主瓣响应波束图 202

7.5期望主瓣幅度响应波束设计 207

7.5.1问题描述 207

7.5.2相位迭代法 207

7.5.3分解迭代法 208

7.6本章小结 214

第8章 宽带波束形成 216

8.1引言 216

8.2频域DFT波束形成器 217

8.2.1 DFT波束形成 217

8.2.2另一种解释 220

8.2.3分析与讨论 222

8.3时域FIR波束形成器 226

8.4基于FFT的FIR波束形成 229

8.5 FIR波束形成器中的滤波器设计 231

8.5.1最小加权误差准则 232

8.5.2约束最小加权误差准则 236

8.6 FIR波束形成器分步设计法 239

8.6.1设计原理 239

8.6.2时域宽带常规波束形成 241

8.6.3恒定主瓣响应FIR波束形成器 244

8.6.4旁瓣控制高增益FIR波束形成器 246

8.7本章小结 248

第9章 宽带优化波束设计 250

9.1引言 250

9.2最小合成误差全局优化恒定主瓣响应FIR波束形成 251

9.2.1分步设计法的局限性 251

9.2.2 FIR宽带波束响应 252

9.2.3恒定主瓣响应FIR波束形成器 254

9.3宽带自适应FIR波束形成 260

9.3.1数据协方差矩阵 260

9.3.2自适应FIR波束形成器设计 263

9.3.3旁瓣控制自适应FIR波束设计 266

9.4最小差异恒定主瓣响应FIR波束形成 273

9.4.1最小合成误差全局优化法的局限性 273

9.4.2最小差异设计法 274

9.4.3宽带FIR波束优化统一形式 283

9.5几种宽带FIR波束设计方法比较 285

9.6本章小结 286

参考文献 288

附录A二阶锥规划方法 303

A.1二阶锥规划简介 303

A.2二阶锥规划求解软件SeDuMi 305

附录B部分主要的符号说明 307

B.1缩写词 307

B.2变量符号 308

B.3部分算术符号 316

附录C设计实例目录 318