高動態(tài)飛行器陣列天線波束形成技術(shù)
定 價：49 元
- 作者：倪淑燕，崔建華，雷拓峰 著
- 出版時間：2021/12/1
- ISBN：9787118123524
- 出 版 社：國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類：V443
- 頁碼：138
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《高動態(tài)飛行器陣列天線波束形成技術(shù)》針對高動態(tài)飛行器天線及信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究了其對應(yīng)的波束形成技術(shù)。首次系統(tǒng)地梳理了波束形成技術(shù)在無人機(jī)、導(dǎo)彈等高動態(tài)飛行器中應(yīng)用所面臨的問題，并針對這些問題討論了解決方案，同時結(jié)合作者近年的科研工作提出了一些改進(jìn)方案。
《高動態(tài)飛行器陣列天線波束形成技術(shù)》主要針對在無人機(jī)、導(dǎo)彈等高動態(tài)飛行器中應(yīng)用波束形成所面臨的具體問題，如陣列規(guī)模有限、波達(dá)方向估計誤差較大、干擾相對運(yùn)動等，系統(tǒng)地展開討論，分析相應(yīng)解決方案，具有較強(qiáng)的針對性。
空中力量已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的決定力量。各種先進(jìn)的高動態(tài)飛行器，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等，為了獲得更高的武器性能，越來越多地在通信、導(dǎo)航和雷達(dá)探測系統(tǒng)中采用陣列天線。陣列天線結(jié)合數(shù)字波束形成（DBF）技術(shù)，可以靈活實(shí)現(xiàn)波束賦形，將主瓣對準(zhǔn)期望信號的同時在干擾方向形成零陷，可以顯著減低發(fā)射截獲概率，提高系統(tǒng)抗干擾能力，非常適用于復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。本書針對高動態(tài)飛行器陣列規(guī)模有限、可用快拍有限、DOA失配嚴(yán)重、對實(shí)時性要求高的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了可以提高陣元利用率的虛擬陣列波束形成技術(shù)、對DOA失配和小快拍具有穩(wěn)健的波束形成算法、可以抑制動態(tài)干擾的零陷展寬技術(shù)和有利于系統(tǒng)實(shí)時實(shí)現(xiàn)的高效遞推算法，對DBF技術(shù)在高動態(tài)飛行器中的應(yīng)用具有重要的理論意義。
本書分為6章，內(nèi)容安排如下。
第1章介紹了高動態(tài)飛行器波束形成技術(shù)的研究背景、目的意義以及國內(nèi)研究現(xiàn)狀。
第2章介紹了陣列信號的基本數(shù)字模型和波束形成的基本知識，比較了幾種常用波束形成方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并通過分析高動態(tài)環(huán)境下波束形成的特點(diǎn)及影響因素，引出了高動態(tài)數(shù)字波束形成技術(shù)的主要研究內(nèi)容。
第3章主要研究了虛擬陣列波束形成技術(shù)。介紹了虛擬陣列的基本原理，比較了現(xiàn)有虛擬陣列波束形成方法的優(yōu)缺點(diǎn)；針對接收信號為非圓信號的小陣列天線，在考慮信道附加相位的基礎(chǔ)上，研究了非圓信號的共軛虛擬陣列波束形成方法，對其波束性能進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)措施；針對共形圓陣中由于載體遮擋只有部分陣元工作造成的陣增益低問題，討論了適用于均勻圓陣的虛擬陣元波束形成方法。
第4章討論了對導(dǎo)向矢量誤差和協(xié)方差矩陣誤差具有穩(wěn)健性的波束形成方法。針對特征空間算法討論了方向約束特征空間算法和基于子空間逼近的特征空間算法，分別解決了ESB算法在特定指向誤差處性能急劇下降和運(yùn)算量高的問題；對RCB算法中的樣本協(xié)方差矩陣進(jìn)行了修正，討論了一種基于變對角加載的RCB算法，對導(dǎo)向矢量誤差和協(xié)方差矩陣誤差都具有很好的穩(wěn)健性；討論了一種更簡單的前后向平滑的實(shí)數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，并將其與ESB算法、RCB算法結(jié)合，在提高了穩(wěn)健性的同時降低了運(yùn)算量。
第5章討論了可以抑制相對運(yùn)動干擾的零陷展寬技術(shù)。仿真比較了幾種常用的零陷展寬算法的原理，分析了它們的區(qū)別與聯(lián)系，并將它們統(tǒng)一到了矩陣錐化的范疇；通過對錐化矩陣進(jìn)行特征值分解，推導(dǎo)了零陷展寬的遞推實(shí)現(xiàn)方式，降低了計算量，并分析了幾種常用錐化矩陣的特點(diǎn)，確定了Mailloux算法中虛擬干擾源數(shù)的選取原則，對MZ算法的錐化矩陣進(jìn)行了降秩近似，進(jìn)一步降低了計算量。
第6章討論了基于QRD的自適應(yīng)波束形成的高效遞推算法。介紹了QRD算法基本原理和其遞推實(shí)現(xiàn)方法，針對固定對角加載無法利用遞推公式的問題，研究了變對角加載遞推QRD算法；針對快拍數(shù)小于陣元數(shù)的情況，利用Gram-Schmidt正交化進(jìn)行逐次迭代的QR分解，討論了一種運(yùn)算量更低的遞推算法；針對更實(shí)用的滑窗樣本更新方式，利用雙曲Householder變換，給出了一種固定樣本數(shù)目的遞推QRD算法，并利用IQRD的思想對其進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上討論了更為穩(wěn)健的對角加載遞推IQRD算法。
在本書的編寫過程中得到了同事、家人和朋友的幫助與鼓勵，在此表示感謝。
由于作者能力有限，書中難免存在疏漏和不當(dāng)之處，懇請讀者批評指正。
倪淑燕，裝備學(xué)院光電裝備系講師，從事衛(wèi)星應(yīng)用裝備、智能天線等方面的教學(xué)科研工作。主持完成“863”項目2項，參與軍內(nèi)外科研項目10余項，獲軍隊科技進(jìn)步三等獎2項，申請國防發(fā)明專利3項、國家發(fā)明專利2項，發(fā)表論文20余篇，榮立三等功1次。程乃平，裝備學(xué)院光電裝備系教授，主要從事空間信息傳輸與處理的教學(xué)與科研工作，特別是在飛行器測控通信方面成績顯著。
第1章 緒論
\t1．1 研究的背景和意義
\t1．2 飛行器陣列天線研究現(xiàn)狀
\t1．3 數(shù)字波束形成技術(shù)研究現(xiàn)狀
\t1．3．1 概述
\t1．3．2 虛擬陣列波束形成技術(shù)
\t1．3．3 自適應(yīng)波束形成的穩(wěn)健性
\t1．3．4 零陷展寬技術(shù)
\t1．3．5 自適應(yīng)波束形成的快速算法
\t第2章 DBF基礎(chǔ)理論及高動態(tài)DBF的影響因素
\t2．1 數(shù)學(xué)模型
\t2．1．1 陣列模型
\t2．1．2 陣列接收數(shù)據(jù)模型
\t2．1．3 快拍數(shù)據(jù)模型
\t2．2 波束形成基本原理和性能參數(shù)
\t2．2．1 基本原理
\t2．2．2 波束圖
\t2．2．3 陣增益
\t2．2．4 穩(wěn)健性
\t2．3 常見的波束形成器
\t2．3．1 常規(guī)波束形成器
\t2．3．2 MVDR波束形成器
\t2．3．3 采樣矩陣求逆算法
\t2．3．4 遞推最小二乘算法
\t2．3．5 最小均方算法
\t2．4 高動態(tài)波束形成的影響因素
\t2．4．1 高動態(tài)特性分析
\t2．4．2 導(dǎo)向矢量誤差對波束形成的影響
\t2．4．3 有限快拍對波束形成的影響
\t2．4．4 陣列性能與陣元數(shù)的關(guān)系
\t第3章 虛擬陣列波束形成技術(shù)
\t3．1 虛擬陣列構(gòu)建方法概述
\t3．1．1 扇區(qū)內(nèi)插法
\t3．1．2 延時求和法
\t3．1．3 線性預(yù)測法
\t3．1．4 相移法
\t3．1．5 各種方法比較
\t3．2 非圓信號共軛虛擬陣列波束形成
\t3．2．1 非圓信號的數(shù)學(xué)模型
\t3．2．2 虛擬陣列構(gòu)造方法
\t3．2．3 相關(guān)分析及改進(jìn)
\t3．2．4 快速實(shí)現(xiàn)方法
\t3．2．5 性能分析
\t3．3 共形圓陣的虛擬陣列波束形成
\t3．3．1 均勻圓陣模型分析
\t3．3．2 陣列擴(kuò)展方法
\t3．3．3 相關(guān)分析
\t3．3．4 性能仿真
\t第4章 穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成算法
\t4．1 基于特征空間的波束形成技術(shù)
\t4．1．1 特征空間算法
\t4．1．2 基于子空間逼近的快速特征空間算法
\t4．1．3 基于方向約束的改進(jìn)特征空間算法
\t4．2 基于變對角加載的穩(wěn)健波束形成算法
\t4．2．1 對角加載算法原理
\t4．2．2 變對角加載值的選取
\t4．2．3 基于變對角加載的RCB算法
\t4．2．4 性能分析
\t4．3 前后向平滑技術(shù)
\t4．3．1 前后向平滑估計基本原理
\t4．3．2 前后向平滑的實(shí)數(shù)實(shí)現(xiàn)方法
\t4．5．3 基于前后向平滑的穩(wěn)健波束形成算法
\t4．5．4 性能分析
\t第5章 動態(tài)干擾抑制技術(shù)
\t5．1 協(xié)方差矩陣錐化法
\t5．1．1 Mailloux法
\t5．1．2 Zatman法
\t5．1．3 協(xié)方差矩陣錐化法
\t5．1．4 虛擬矢量旋轉(zhuǎn)法
\t5．1．5 幾種方法的聯(lián)系
\t5．2 導(dǎo)數(shù)約束法
\t5．2．1 基本原理
\t5．2．2 實(shí)現(xiàn)方法
\t5．2．3 仿真分析
\t5．3 穩(wěn)健的零陷展寬算法
\t5．2．1 存在誤差時的零陷展寬算法
\t5．3．2 零陷展寬LSMI算法
\t5．3．3 零陷展寬RCB算法
\t5．4 零陷展寬的遞推算法
\t5．4．1 基本思路
\t5．4．2 對角加載的處理
\t5．4．3 幾種錐化矩陣分析
\t5．4．4 計算機(jī)仿真分析
\t第6章 自適應(yīng)波束形成的高效遞推算法
\t6．1 基于QRD的自適應(yīng)波束形成算法
\t6．1．1 QRD-SMI算法
\t6．1．2 IQRD-SMI算法
\t6．1．3 改進(jìn)的QRDIQRD-LSM算法
\t6．1．4 性能分析
\t6．2 快拍數(shù)小于陣元數(shù)時QRD的快速算法
\t6．2．1 算法的原理
\t6．2．2 遞推實(shí)現(xiàn)
\t6．2．3 性能分析
\t6．3 固定樣本數(shù)目的遞推算法
\t6．3．1 固定樣本數(shù)目的遞推QRD算法
\t6．3．2 固定樣本數(shù)目的遞推IQRD算法
\t6．3．3 對角加載的處理
\t6．3．4 性能分析
第7章 總結(jié)與展望
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