阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究

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数字多波束形成与波束跟踪算法研究的开题报告

数字多波束形成与波束跟踪算法研究的开题报告一、研究背景及意义数字多波束形成技术是指利用数学算法和数字信号处理技术在接收天线阵列上实现组合波束形成，从而提高雷达、通信等系统的性能。

该技术可以在空域和角度域上对目标进行定位和跟踪，大大提高系统的探测与定位准确性。

因此，数字多波束形成技术在军事、民用、医疗等领域有着广泛的应用前景。

波束跟踪算法是数字多波束形成技术的重要组成部分，其准确性和效率对系统性能有着决定性的影响。

二、研究目标和内容本研究旨在深入探究数字多波束形成与波束跟踪算法，具体研究内容如下：1. 数字多波束形成技术的基本原理及其在信号处理中的应用；2. 波束跟踪算法的原理及分类；3. 基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法设计，包括基于卡尔曼滤波的波束跟踪算法、最大似然估计法等；4. 算法仿真与实验验证。

三、研究方法本研究主要采用理论分析、数学建模、仿真模拟和实验验证等方法，具体如下：1.通过文献调研和学习，掌握数字多波束形成和波束跟踪的基本理论和方法；2. 依据问题进行建模，分析数字多波束形成信号的特性，并结合实际情况，构建数学模型；3. 采取MATLAB等工具进行仿真模拟实验，验证算法的有效性和性能；4. 借助实验平台进行实验验证，如利用MATLAB Simulink和DSP实验室进行数字多波束形成技术的实验。

四、预期成果1.对数字多波束形成和波束跟踪算法的理论和方法有较为深入的了解，能够灵活应用其基本原理解决实际问题；2.设计出基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法，掌握相应算法的表达和实现方法；3.实现算法仿真和实验验证，展示模型的优越性和有效性，为后续相关应用提供了可靠的基础数据。

五、研究进度安排本研究计划用一年时间完成，进度安排如下：1. 第1-2个月：调查研究该领域相关的文献资料，了解数字多波束形成和波束跟踪算法的基本原理和研究热点；2.第3-4个月：对数字多波束形成技术进行数学建模，并探讨其在信号处理中的应用；3. 第5-7个月：设计基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法，并进行算法仿真实验；4. 第8-10个月：实证研究算法有效性，利用MATLAB和DSP等实验平台进行数字多波束形成技术的实验；5.第11-12个月：撰写毕业论文，准备答辩。

MIMO雷达中数字波束形成的原理和实现方法

MIMO 雷达中数字波束形成的原理和实现方法摘要：高测角精度是雷达的重要指标之一，数字波束形成在MIMO 雷达是提升测角精度的关键，而数字波束形成中雷达系统的发射波束指向精度以及旁瓣的宽度是影响数字波束形成的关键。

本文分析了在MIMO 雷达中波束形成的的原理，并依据实际MIMO 雷达系统模型做出了仿真分析，有很好的波束指向性和旁瓣抑制能力。

关键字：MIMO 雷达；数字波束形成；波束指向；旁瓣抑制；1.引言数字波束形成技术是建立在模拟波束形成的基础上发展起来的，它融合了数字信号处理的方法，利用波束形成可以获得良好的波束指向性，可以更好的形成波束改善角度分辨率，还可以形成独立的可控的多波束，并有良好的低副瓣性能。

数字波束成形指把阵列天线输出的信号进行A/D 转换器后送到数字波束形成的处理单元，完成对各路的加权处理，形成所需的波束。

2.数字波束形成的基本原理在阵列天线上采用控制不同天线相移量的方法来改变各阵元发射信号的相位，从而实现波束的形成与扫描。

图1就是阵列天线的示意图。

图1 N 元阵列天线图上图所示，有N 个阵元天线，其相邻阵元天线的间距为d 。

假设每一个阵元的辐射都是点辐射，且无方向性，所有阵元的都是等幅度的，移相器的相依量依次从φ至φ)1(-N 。

我们不妨分析偏离法线方向θ处一点，近似看作很远，忽略距离上引起的幅度差，来描述在该点的场强)(θ∑E ，则∑-=-∑=10)(0)()(N k jk e E E φφθθ （1）上式中，θλπφsin 20d =指由于波程差导致的相邻阵元的相位差，θ为波束的指向角，φ为相邻阵元移相器的相位差，运用数学知识将式（1）化简为(N-1)21N-1 2 0 1 ....... 0移相器θθsin d)](21[00)()(000)](21sin[)](2sin[)(11)()(φφφφφφφφφφθθθ----∑--=--=N j j jN e N E e e E E （2）对式（2）进行归一化可得)](21[00)()(000)](21sin[)](2sin[)(11)()(φφφφφφφφφφθθθ----∑--=--=N j j jN e N E e e E E )](21sin[)](2sin[1)()()(00max φφφφθθθ--==∑∑N N E E F （3）由式（3）可知，当0=φ时，也就是各阵元都是等幅等相时，0=θ时，对应的1)(=θF ，实际上对应的最大方向图在阵列法线方向。

雷达数字波束形成技术

雷达数字波束形成技术是一种在雷达系统中应用的技术，其目的是提高雷达的性能和抗干扰能力。

数字波束形成技术（DBF）在雷达系统中能够实现超分辨和低副瓣性能，方便后续进行阵列信号处理，以获得优良性能。

它通过保存天线阵列单元信号的全部信息，并采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，实现波束扫描和自适应波束形成等。

在雷达通信电子战领域，数字波束形成技术也常被应用。

例如，它可以通过形成单个或多个独立可控的波束，不损失信噪比的情况下，实现增强特定方向的信号功率并抑制其它方向的干扰信号。

然而，数字波束形成技术也存在一些问题。

例如，当合成波束较多时，其需要大量的运算资源，对硬件的要求极高。

阵列雷达接收发射匹配多波束形成仿真与分析

班级1302019学号02129031本科课程设计报告题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析学院电子工程学院专业电子信息工程学生姓名班子涵导师姓名曾操西安电子科技大学电子工程学院课程设计（报告）任务书学生姓名班子涵指导教师曾操职称副教授学生学号02129031专业电子信息工程题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析相关专业课程《雷达原理》、《雷达系统》、《随机信号分析》任务与要求对阵列雷达接收的数据，采用加窗/未加窗数字波束形成实现接收多波束形成；采用LCMV实现发射多波束形成。

技术指标：阵元个数：大于8个；未加窗副瓣电平：优于-13dB；加窗副瓣电平：优于-25dB。

所需软件：MATLAB参考书目：《雷达原理》、《雷达系统》开始日期2016年12月26日完成日期2017年1月9日课程设计所在单位电子工程学院2017年1月9日阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析摘要：数字波束形成(DBF)技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术，由在基带上保留了天线阵列单元信号的全部信息，因而DBF可以采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括t快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、进行非线性处理改善角分辨率等等。

本课程设计对阵列雷达接收的数据，采用未加窗数字波束形成实现接收多波束形成。

介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及未加窗数字波束形成。

最后采用未加窗数字波束形成对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。

本次课程设计也对阵列雷达接收的数据，采用LCMV实现发射多波束形成。

介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及LCMV算法。

最后采用lcmv算法对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。

[1][2]关键词：阵列雷达，阵列信号处理，LCMV算法,数字波束形成Abstract:Digital beamforming(DBF)technology is a kind of method to realize the digital beamforming technology,by retains all the information on the baseband unit antenna array signal,so the DBF can be processed on the antenna array signal using advanced digital signal processing technology,can significantly improve the performance of the array antenna,these properties include zero t fast adaptive beamforming,ultra-low sidelobe,adaptive space-time processing,improve the angular resolution of nonlinear processing and so on.The array radar received data by windowed digital beamforming to achieve multi beam receiver.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and non windowed digital beamforming.Finally using windowed digital beamforming of array radar receiving data the treatment and outcome.At the same time to receive array radar data,using LCMV to achieve the emission of multi beam forming.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and LCMV algorithm.Finally,LCMV algorithm is used to process theradar array receiving data,and obtained the results of.[1][2]Keywords:array radar,array signal processing,LCMV algorithm,digital beamforming1.引言雷达作为军中“千里眼”，是未来战争中指挥员得以运筹帷幄、决胜千里的最基本的信息获取手段。

面阵数字波束形成算法研究

电子科技大学硕士学位论文面阵数字波束形成算法研究姓名：李军申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：龚耀寰20030501摘要数字波束形成（ＤＢＦ）技术可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括：快速自适应波束置零、超低副瓣、密集多波束、自适应空时处理、高分辨测向和大容量有限带宽通信等等。

数字收发组件高额的成本，限制了ＤＢＦ技术的普遍应用。

但随着近几年电子器件技术、微波组件技术和高速数字处理设备技术的发展，ＤＢＦ技术在相控阵雷达中的应用获得越来越广泛的重视，其应用也不再限于一维或子阵水平。

二维面阵收发自适应数字波束形成系统的研究将是今后数字化雷达研究的热点之一。

面阵的数字波束形成算法是面阵ＤＢＦ技术的关键，本文在现有的一维数字波束形成算法基础上，研究了二维面阵的数字波束形成算法，主要工作有：①面阵的幅度相位全控制自适应数字波束形成算法一一对角加载ＱＲＤ—ＳＭＩ算法的研究；②⑧两种面阵唯相位（Ｐｈａｓｅ－ＯｎｌＹ）数字波束形成算法一一小相位扰动约束算法和期望方向增益最大约束算法的研究：面阵的数字多波束形成算法一一二维ＦＦＴ多波束的研究，以及ＦＦＴ在可编程逻辑器件中的实现。

关键词：面阵、数字波束形成、唯相位、多波束ｆ／，助ｓｔｒａｃｔＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＤＢＦ）ｃａｎｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ｔｈｅｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｃｌｕｄｅｆａｓｔａｄａｐｔｉｖｅｐａｔｔｅｒｎｎｕｌｌｉｎｇ，ｕｌｔｒａ—ｌｏｗｓｉｄｅｌｏｂｅｓ，ｃｌｏｓｅｌｙｓｐａｃｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓ，ａｄａｐｔｉｖｅｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｉｄｉｎｇ（ＤＦ）ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｂａｎｄ。

ｌｉｍｉｔｅｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍｓ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＢＦｉｓｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈｃｏｓｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｏｖｅｒｔｈｅｙｅａｒｓ，ａｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅＩＣｓａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅ，ＤＢＦ’Ｓｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＢＦｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｉｎｏｎｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｒｓｕｂａｒｒａｙｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｄａｐｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＡＤＢＦ）ｓｙｓｔｅｍｆｏｒ２Ｄｐｌａｎａｒａｒｒａｙｗｉｌｌｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｅｍｐｈａｓｅｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｒａｄａｒ．ＴｈｅＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｅｓｓｅｎｃｅｏｆｔｈｅＤＢＦｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒ２Ｄｐｌａｎａｒａｒｒａｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒ１Ｄａｒｒａｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒ’Ｓｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｅ①Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｂｏｔｈａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｏｆｅａｃｈａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔ：ｄｉａｇｏｎａｌｌｏａｄｉｎｇＱＲＤ－ＳＭＩａｌｇｏｒｉｔｈｍ．②ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｗｏＰｈａｓｅ—ＯｎｌｙＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ：ｓｍａｌｌｐｈａｓｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｍａｘｉｍｕｍｇａｉｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．③Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｐｌａｎａｒａｒｒａｙ：２Ｄ．ＦＦＴｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓ．ＡｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＦＦＴｗｉｔｈＣＰＬＤ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎａｒａｒｒａｙ，ｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＤＢＦ），Ｐｈａｓｅ—Ｏｎｌｙ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓⅡ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

雷达天线阵列中的波束形成技术研究

雷达天线阵列中的波束形成技术研究摘要：讨论卫星跟踪和数据传输系统中的多波束形成算法;自适应模型和相位调整，分析如何控制波束和实现波束形成。

关键词:TDRSS;多波束形成相控阵雷达具有多功能模式,多目标跟踪和多功能模式。

这些发展优势和战术特点与多波束能力可行性有关。

相控阵天线可以发送和接收多个波束，波束的大小如何,的方向可以迅速变化,并且波束形状可以根据不同的操作方式灵活变化,这是一个重要相控阵天线优点。

一、相控阵雷达与多波束形成根据相控阵雷达它不仅可以发送接收波束,还可以以各种形式变化,这改变了它的工作方式。

基本上,相位阵列雷达的性能在很大程度上取决于其能力和多波束成形方法。

目前有多种方法可用于相控阵天线的多个波束，根据雷达和现有技术设施的要求,可以选择多波束产生方法,随着数字技术和集成电路技术的发展,数字多波束形成技术已应用于相控阵雷达。

该技术提供了一种使用电子转换和数字波束的形成,接收和传输电子射线的方法,从而为雷达系统的进一步发展提供了技术基础。

二、多波束形成算法在多址卫星数据传输系统中,服务对象通常分布在低地球轨道上。

如果用户的恒星轨道位于地面以下3000公里处,则中继星波束可以覆盖地球周围26°用户星宽度。

当用户星以10公里/秒的最高速度移动时,通过3.5°宽合成波形所需的最短时间为205秒。

因此,波束角速度似乎是最低的,新的是合成波束3.5°宽度水平为05%,为10.5秒步进间隔。

一旦计算机将相位矩阵的用户星为10.5 s创建相位加权系数,具体取决于位置。

根据目标的启动和跟踪过程,多波束有三种操作模式:主波束、扫描及自跟踪方式。

如优先验目标的当前位置的信息,目标在空中的轨道方程计算,可以作为一个主波束控制。

计算机可以根据其高度和方向实时计算出加权系数矢量,并将其发送到多波束处理器完成波束加权。

用户星相对中继星来说缓慢移动角度,随着移动用户星,权系数矢量计算机计算,并实时跟踪每个点的主波束。

阵列波束形成算法及其硬件实现方法研究

阵列波束形成算法及其硬件实现方法研究
随着无线通信技术的快速发展，阵列波束形成成为了无线通信领域中的研究热点之一。

阵列波束形成技术可以通过控制阵列中的天线元件，实现对发射或接收信号的增强，从而提高通信系统的性能。

本文将探讨阵列波束形成算法及其硬件实现方法的研究。

阵列波束形成算法主要分为传统算法和自适应算法两种。

传统算法包括波束形成向量加权法、最大信干噪比法和最小均方误差法等。

波束形成向量加权法通过对每个天线的信号进行加权处理，使得目标信号得到增强，而干扰信号得到抑制。

最大信干噪比法则通过调整阵列权向量的参数，使得目标信号的信干噪比最大化。

最小均方误差法则通过计算目标信号与期望信号之间的均方误差，从而实现波束形成。

自适应算法是相对于传统算法而言的一种新型算法，其主要思想是根据信号的统计特性进行自适应调整，以达到最佳波束形成效果。

自适应算法包括最小均方误差算法、逆协方差矩阵算法和LMS算法等。

阵列波束形成的硬件实现方法主要包括模拟实现和数字实现两种。

模拟实现是基于模拟电路的方式，通过模拟电路的设计和布局，实现对天线信号的加权和处理。

数字实现则是基于数字信号处理器（DSP）或者通用可编程逻辑器件（FPGA）等硬件平台，
通过数学算法和数字信号处理技术，实现对天线信号的加权和处理。

数字实现相比于模拟实现具有更高的可靠性和灵活性，可以快速调整算法参数，适应不同的通信环境和要求。

总之，阵列波束形成算法及其硬件实现方法的研究对于提高无线通信系统的性能具有重要意义。

随着无线通信技术的不断发展，阵列波束形成技术将会得到更加广泛的应用，为人们的通信生活带来更好的体验。

小尺度阵列稳健的波束形成方法仿真研究

中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ｂ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＯｉｌｔｈｅＤｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙＰａｔｔｅｒｎ
ｏｆＭｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅｍｉｎｉａｔｕｉｒｚｅｄｌｉｎｅａｒａｒｒａｙｗｈｉｃｈｅｌｅｍｅｎｔｓｐｉ，ＣＨＥＮＨａｎｇ，ＭＡＣｕｎ—ｂａｏ，ＳＯＮＧＤｏｎｇ
（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＸｉａｎＳｈａｎｘｉ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
ｌｅｓｓｔｈａｎａｑｕａｔｒｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｉｓｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｓｃａｌｅｌｉｎｅａｒａｒａｙｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｓｍａｌｌａｐｅｔｒｕｒｅａｒａｙ，ｉｔｉｓｄｉｆｉｆｃｕｌｔｙｔｏｏｂｔａｉｎｇｏｏｄｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓａｎｄｈｉｇｈｇａｉｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｍｉｎｉａｔｕｉｒｚｅｄｌｉｎｅａｒａｒａｙｔｈｒｏｕｇｈｆｏｕｒｂｅａｍｏｒｆｍｉｎｇａｌｇｏｉｒｔｈｍｓ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｗｈｉｔｅ

阵列多波束三坐标雷达的数字波束形成及信号处理技术研究

１引言
相对于两坐标雷达而言，坐标雷达因能同时获三得目标方位、离、角等三维坐标参数，目标的定距仰对
位更加准确，够同时发现、能录取、踪多批目标，跟而受
电扫和一维电扫技术得到并行发展。方位和俯仰波束
上相位扫描的阵列多波束三坐标雷达，通过采用发射
搜索雷达中，方位和仰角多采用纯机械扫描，虽然简单经济，但存在数据率低和处理目标批数受限等问题；电扫描具有可实现无惯性波束扫描、目标容量大、数据率
高、可实现边扫描边跟踪、部雷达可实现多种功能以一及抗干扰性能好、环境适应能力强等优点，成为三坐标雷达发展方向。目前，根据不同的战术背景需求，两维
ｄｍｅｉｎｌｐａｅｓａｎｎｎｅｅａｉｎｉｄ．Ａｎｌｓｓｉｄｎｉｌｔｎｉｏｅｆｒｔｅｉｎｓｏａｈｓｃｎｉｇｉｌｖｔｏｓｍａｅａｙｉｓｍａｅａｄｓｍｕａｉｓｄｎｏｈｏ
ａａｙｉｓｃｒｅｔａｄｆａｉｌｎｓａｌｓｅｏｄｂｓｓｆｒｅｇｎｅｉｇｉｌｍｅｔｔｎｎｌｓｓｉｏｃｎｅｓｂｅａｄｅｔｂｉｈｓａｇｏａｉｎｉｅｒｎｍｐｅｎａｉ．ｏｏＫｅｗｏｒｙｄｓ：３Ｄａａ；ｓｇａｏｅｓｎｒｄｒｉｎｌｐｒｃｓｉｇ；ＤＢＦ
（．９４４部队，１１０河北秦皇岛０６０；．南京船舶雷达研究所，６０１２南京２００）１０３

数字波束形成解模糊技术的研究与实现的开题报告

数字波束形成解模糊技术的研究与实现的开题报告
一、研究背景及意义
数字波束形成技术广泛应用于雷达、无线通信等领域，能够实现方向性较强的信号接收和传输，并且可以消除多径效应，提高信号的可靠性。

数字波束形成可以达到避免高速运动平台中的信号畸变和降噪的作用，应用效果非常显著。

数字波束形成解模糊技术是数字波束形成技术的核心部分之一，对于提高雷达及通信系统的性能和应用范围具有重要意义。

二、研究内容及目标
本论文将针对数字波束形成解模糊技术进行深入研究，主要内容包括：
1. 数字波束形成技术的基础理论及相关算法
2. 数字波束形成解模糊的原理及方法
3. 解模糊的性能参数分析和优化研究
本文的研究目标主要是：
1. 实现数字波束形成解模糊技术的相关算法
2. 验证解模糊技术在信号接收和传输中的实际效果
3. 分析解模糊技术的性能，进一步优化相关指标。

三、研究方法及流程
本研究主要采用实验与理论相结合的方法，包括以下步骤：
1. 深入研究数字波束形成解模糊技术的原理、方法及相关算法。

2. 设计实验平台，采集实际信号，利用MATLAB等数学软件进行数据处理，测试解模糊的性能指标。

3. 利用实验结果不断优化解模糊技术，并对其性能进行分析。

四、预期结果及意义
本研究的预期结果为：
1.实现数字波束形成解模糊技术，并进行实验验证。

2.分析解模糊技术的性能指标，包括抗噪性能、解析精度等。

3.对数字波束形成解模糊技术的应用和发展趋势进行归纳总结。

该研究对于提高雷达、无线通信等领域系统的性能，进一步扩大应用范围，促进技术进步，具有重要意义。

波束形成算法的研究与仿真

第二章
2
智能天线又称自适应天线阵列、可变天线阵列、多天线。智能天线指的是带有可以判定信号的空间信息（比如传播方向）和跟踪、定位信号源的智能算法，并且可以根据此信息，进行空域滤波的天线阵列。智能天线采用空分复用（SDMA）方式，利用信号在传播路径方向上的差别，将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低，将同频率、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用频谱资源。早期应用集中于雷达和声呐信号处理领域，20世纪70年代后被引入军事通信中。
6）为高速移动用户提供波束赋形问题：由于用户的移动性，并且无线信道的时变特性，对天线处理算法的效率要求较高，并且为了保证智能天线的正常工作，也希望TDD周期不能太长。所以，如果在该系统内的终端移动速度较快，那么TDD上下行转换周期需要进一步缩短。
7）硬件方面的设备复杂性问题：智能天线的性能会随着天线阵元的数量得增加而增加，但是增加天线数量，会导致系统的复杂度上升，所以硬件方面又限制了天线阵元数量的增长。
10图4均方误差与符号数的关系图4中的仿真参数与图3中相同从图中可以明显的看出三种算法在已知符号数对均方误差的影响本文算法迭代5次得结果明显比lscma算法迭代20次得效果和半盲静态最小二乘恒模算法迭代5次得效果更好本文算法在相同的符号数下均方误差更小进一步验证了本文算法的优势在此图中可以看出随着已知符号数的增加三种算法均方误差相比动态空间法优于静态空间法静态空间法优于动态法
Keywords:Beamforming, smart antenna, blind adaptive algorithm, semi-blind adaptive algorithm.
第一章
20世纪90年代以来，无线通信技术在不断发展。有限的无线资源面临着通信数据大爆炸的困境，而解决这个问题的一条主要途径就是开发智能天线。智能天线是近年来移动通信领域中的一个研究热点，是解决频率资源匮乏的有效途径，同时还可以提高系统容量和通信质量[1]。

数字波束形成雷达研究

路和自适应波束形成三方面内容
. ,
并特别提到了相位检波方法波束形成电
.
、
图
1
首先给出了数字波束形成雷达的基本组成
.
发射状态下
,
F R
,
信号由各组件中的高功
,
率放大器进行放大器组合成一维信号
、
相反
,
接收状态下目标回波信号由一低噪声放大器放大
、
精确的指向精度等高的性能
因为接收到的
。
为实现这样的
,
高性能
I /
,
最为重要的技术之一是相位检波方法
.
,
盯
信号必须正确地数字化为即模
Q 信号大多数雷达系统目前所采用的相位检波方法
, ,
(I/
Q 检波方法 )基本上可分为两类
/ 2
<
3 f <
B2 /
)也能满足
y s ti l o
。
阵
,
该自
,
.
施放干扰信号然后测量自适应处理前后的天线方向图
文中也给出了所测数据
引
言
,
.
多年来
,
东芝公司一直致力于为日本防卫厅开发各种雷达
.
先期研制的是两种无源相控
PN I
阵雷达其中之一采用的是带有自锁铁氧体移相器的波导裂缝天线 ; 另一雷达则是带极管移相器的空馈阵列天线亦进行了研究

声学信号处理中的波束形成技术研究

声学信号处理中的波束形成技术研究在现代通信、音频、雷达等领域中，声学信号处理作为一种高精度的信号处理技术，被广泛应用。

其中，声学波束形成技术是一种基础技术，可以有效提高系统性能和信号质量，受到了科研工作者的广泛关注。

一、声学波束形成技术简介声学波束形成技术是一种利用阵列微型化声学传感器获取多路声音信号，在数字信号处理器的控制下对声源进行定向和信号增强的技术。

简单来说，就是通过多个麦克风或扬声器等传感器构成一组阵列，由数字信号处理器对信号进行处理和控制，实现对声源信号的定向、研究和增强。

二、波束形成技术的研究现状波束形成技术一直是声学信号处理领域的前沿课题，相关研究也日益深入。

在实际应用中，波束形成技术不仅可以提高声音的清晰度，还能够实现人声定位、声学测距、环境监测、目标识别等多种应用。

在此基础上，国内外科研人员通过不断的研究和实验，致力于提高波束形成技术的带宽、辐射方向性、抗干扰性等性能，并推进其在实际系统中的应用。

三、波束形成技术的研究方向目前，国内外波束形成技术的研究主要集中在以下几个方向：1.阵列传感器的设计和优化为了提高波束形成技术的性能和可靠性，科研工作者在阵列传感器的设计和优化方面加强了研究。

针对不同的应用场景，他们提出了多个方案，如均匀圆阵列、非均匀阵列、自适应阵列等，为波束形成技术的优化奠定了基础。

2.波束形成算法的研究和改进波束形成技术的研究中，算法的设计和改进是十分重要的一环。

目前，常用的算法包括泰勒算法、MUSIC算法、阵列方位扫描法等。

在实际应用中，科研工作者还结合学习算法、深度学习等技术，尝试将其引入到波束形成算法中，从而提高波束形成技术的实用性和效率。

3.波束形成应用的探索与创新波束形成技术在实际应用中具有广泛的应用前景。

目前，科研工作者们致力于探寻新的应用领域，如无人机声呐探测、人脸识别、远程语音识别和智能语音交互等。

同时，也在尝试通过跨学科的方法，结合其他相关技术，开创波束形成技术新的应用领域。

数字波束形成的信号处理及系统仿真-最终版

南京理工大学
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名：
陈伟民
学号：
0704210215
专业：
电子信息工程
设计(论文)题目：
数字波束形成的信号处理及系统仿真
指导教师:
牟善祥
2011年3月18日
毕业设计（论文）开题报告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000字左右的文献综述：
如：自适应滤波，自适应调零与旁瓣对消，自适应杂波控制等。1976年9月，IEEE Trans.on AP第二次出版自适应天线专辑，总结了零向自适应控制阶段的发展。
第三个十年的研究主要集中在空间谱估计上（八十年代）。
如：最大似然谱估计，最大熵谱估计，特征空间正交谱估计等。1986年3月，IEEE Trans.on AP第三次出版自适应天线专辑，总结了DOA估计的空间谱估计阶段的发展。在八十年代，自适应天线阵从理论研究进入了广泛应用阶段，但主要限于雷达和声纳领域。
最近十年的研究主要集中在：
1.结合移动通信的智能天线的实现技术上(九十年代至今)
90年代初陆续有人提出将自适应阵列天线技术应用于移动通信，90年代初开始世界各大通信公司纷纷介入智能天线研究：美国Array Comm公司率先推出智能天线系统应用于无线本地环路（WLL），美国Metawave公司已有针对GSM和IS95的智能天线产品。在日本，ATR光电通信研究所研制基于加锁处理的自适应波束形成处理方式的智能天线。欧洲通信委员会在RACE计划中开展了TSUNAMI子计划，它由德国，英国，丹麦和西班牙合作完成。
[3]张光义.相控阵雷达系统.北京:国防工业出版社, 2006
[4] John D.Kraus, Ronald J.Marhefka.天线.第3版.北京:电子工业出版社, 2006

阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究

ＡＰ，ｖｏｌＡＰ一２４，Ｎｏ．５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９７６
对式（１１）展开，求解得：，＝ｎ（），其中ｕ为任意非零常数，ａ（Ｏｏ）为导向矢量。
３．１．３最大信噪比（ＭＳＮＲ）准则ＭＳＮＲ准则的核心思想是在保证有用信号
［５］Ｂ．Ｗｉｄｒｏｗ，Ｐ．Ｅ．Ｍａｎｔｅｙ，Ｌ．ＪＧｒｉｆｉｆｔｈｓ．ＢＢ．Ｇｏｏｄｅ．Ａｄａｐｉｔｖｅ
ａｎｔｅｎｎａｓｙｓｔｅｍｓ
顺利传送的情况下，尽量减弱或抑制噪声、干扰，即尽量增大系统输出的信噪比。它的实现方法是在自适应系统中通过调整权向量使输出信噪比最大，ＭＳＮＲ准则是时频域匹配滤波理论扩展的产物Ｊ，它的表达式如下：
此最佳权向量也被称为最优维纳解。３．１．２线性约束最小方差（ＬｃＭｖ）准则ＬＣＭＶ准则的核心思想是保证天线主波束倾角不变的情况下，使阵列输出功率最小，它的
表达式如下：
（（））＝Ｅ『（）一ＷｘＩｋ）］
将上式展开，得到：
（８）
Ｅ（（））＝Ｅ『ｄ（）］一２Ｗｒ＋ＷＲＷ（９）其中，＝ｄ（ｎｒ（）】，Ｒ＝］，分别称为互相关矩阵和自相关矩阵。将式（９）对于权重ｗ求梯度，并令梯度算子为零，得到：

宽带数字阵列波束形成算法及应用研究

总之，频域宽带波束形成算法是一种非常重要的信号处理技术，在通信领域中有着广泛的应用前景。随着技术的不断发展和进步，相信该算法在未来将会实现更多的应用，为通信技术的发展做出更大的贡献。
在声呐信号处理中，波束形成是一种关键技术，用于增强信号强度并降低噪声干扰。然而，由于环境噪声和信号波动等因素的影响，传统的波束形成方法往往面临着鲁棒性不足的问题。本次演示将深入研究声呐波束形成鲁棒性，并探讨相关的算法研究。
阵列数字波束形成技术是一种通过对阵列天线接收到的信号进行处理，实现波束指向和波束形状控制的技术。其基本原理是利用阵列天线接收信号的相位和幅度差异，通过特定的算法计算出合成的波束方向图，实现波束的定向辐射和接收。
阵列数字波束形成技术相较于传统波束形成技术具有更高的灵活性和自由度。首先，阵列数字波束形成技术可以实现对波束的精确控制，包括波束指向、波束形状以及波束扫描等。其次，阵列数字波束形成技术可以实现对多目标的同时检测和跟踪，提高系统的多任务处理能力。此外，阵列数字波束形成技术还具有较低的副瓣电平、较高的信号增益以及较低的交叉极化等优点。
一、声呐波束形成鲁棒性
声呐波束形成鲁棒性是指波束形成系统在面临各种环境干扰和信号波动时，依然能够保持稳定和可靠的性能。在实际应用中，提高波束形成鲁棒性对于提高整个声呐系统的性能具有重要意义。然而，现有的方法主要依赖于硬件设备的性能提升，对于复杂多变的环境噪声和信号波动，其鲁棒性仍需进一步提高。
随着科技的不断进步，宽带数字阵列波束形成算法将在未来发挥更加重要的作用。
参考内容
随着科技的不断发展，阵列数字波束形成技术逐渐成为无线通信、雷达、声呐等领域的研究热点。本次演示将介绍阵列数字波束形成技术的原理、实现方法以及在多个应用场景中的优势和特点，并通过具体案例分析该技术在现实应用中的成功经验和教训。

阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究

阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究【摘要】本文首先介绍了数字波束形成的基本原理，随后对普通波束形成及基于LCMV准则和MVDR准则的单多波束自适应形成技术分别进行了原理介绍和仿真分析。

仿真结果表明，基于自适应技术的数字波束形成能有效提取有用信号，并在干扰方向上形成零陷，有效的抑制噪声和干扰，大大提高了阵列雷达的天线性能。

【关键词】阵列雷达；波束形成；自适应1.引言波束形成（Beam Forming，BF）[1]是指将一定几何形状排列的多元阵列各阵元的输出经过加权、时延、求和等处理，形成具有空间指向性波束的方法。

BF技术的广泛应用赋予了雷达、通信系统诸如多波束形成、快速、灵活调整方向图综合等许多优点。

阵列天线的波束形成可以采用模拟方式，也可以采用数字方式，采用数字方式在基带实现滤波的技术称为数字波束形成（Digital Beaming Forming，DBF），它是天线波束形成原理与数字信号处理技术结合的产物，是对传统滤波技术的空域拓展，在通信领域中也称为智能天线技术。

2.普通波束形成2.1 普通波束形成的基本原理要研究数字波束形成技术，首先要建立阵列信号的表示形式。

假设接收天线为N元均匀线阵，阵元间的间隔为d，各阵元的加权矢量为W=[w1，w2，…，wN]，假设信号为窄带信号S（t），信号波长为，来波方向为，经过加权控制的阵列天线示意图如图1所示[2]。

图1 阵列天线波束形成示意图若以阵元1为参考点，则各阵元接收信号可以写成：（1）（2）将上式写成矢量形式，得：（3）称为为方向矢量或导向矢量。

在窄带条件下，它只依赖于阵列的几何结构和波的传播方向，因此，均匀线阵的导向矢量可表示为：（4）根据波束形成的基本思想，将各阵元的输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，能得到对期望信号最大输出功率位置上的波达方向估计。

由图1得：（5）记为阵列方向图，当w对某个方向同相相加时，的模值最大。

数字波束形成解模糊技术的研究与实现

．堕垒堡三堡奎耋堡圭兰堡丝塞由以上可知，当波束指向为阵列平面的法线方向时，方向图如图２．６所示：图２．６８元均匀圆天线阵列方向图本系统最终要嵌入母系统并实现功能，而母系统由于采用比幅一比相体制进行测向，所以阵元排列是以长、短基线为基础的复合阵元排列方式，即，阵元１、５、２；与阵元３、５、４分别构成垂直分布的长、短基线排列，具体如下图２．７所示：Ｉ／，套／④／厂、小ｆ＼。

／＼ｉ／＼‘／巡一／０／图２．７阵元平面排列根据前文所述的阵列流型将具体阵元排列的平面坐标带入（２．３）式即为哈尔滨工程大学硕士学位论文本系统的方向图函数。

阵元平面坐标如表２．１所示：表２．１阵元位置表、、避垂编号ｌ２坐标＼３４５６７８横坐标．１．０．１．０－５．０５．Ｏ－１．Ｏ５．１２．８４．３纵坐标５．Ｏ－５．０１．０１．Ｏ１．Ｏ・５．Ｉ４．２．３．Ｏ（单位：ｃｒａ）按照上述阵元排列以及阵列流型形成的方向图函数如图２．８所示：图２．８本系统天线阵列方向图２．１．２数字波束形成的特点“波束形成（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）”这个术语来源于早期的相控阵雷达，被设计用于形成锐方向性波束，以便在接收某一特定方向发出的信号的同时，衰减其它方向到来的信号。

“形成波束”听起来是讲发射能量，但实际上“波束形成”既可用于接收能量也可用于发射能量。

波束形成器：（８ｅａｍｆｏｒｍｅｒ）是与传感器阵列相连、可提供多种形式空域滤波的信号处理器。

传感器阵列收集空问电波信号的采样值，由波束形成器来式所示：，．＝ｒｏ＋口妒（３－９）式中，％是起始半径，口是螺旋增长率，≯是角度（弧度）。

但是不可能像非变频天线要求的那样按式（３．９）使其结构缩比到无限小。

因此，对高端频率有所限制。

但是，若用一根平衡馈线从平面螺旋中心馈电，那么馈电点附近，由大小相等方向相反的电流产生的辐射场在远区互相抵消，在螺旋的周长接近一个波长时有最大辐射。

并且，周长为五的圆环上的行波电流将辐射圆极化波，因此，在周长为一个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。

阵列信号处理技术在雷达系统中的应用研究

阵列信号处理技术在雷达系统中的应用研究雷达系统作为一种重要的探测和监测工具，广泛应用于军事、民用航空以及气象等领域。

而阵列信号处理技术作为雷达系统中的关键技术之一，对于提高雷达系统的性能和功能起着至关重要的作用。

本文将探讨阵列信号处理技术在雷达系统中的应用研究，并对其优势和挑战进行分析。

一、阵列信号处理技术的基本原理阵列信号处理技术是基于阵列天线的工作原理和信号处理算法相结合的一种技术。

阵列天线由多个天线单元组成，通过对天线单元的控制和信号处理算法的优化，可以实现对信号的波束形成、干扰抑制和目标定位等功能。

在雷达系统中，阵列信号处理技术通过对接收到的多个天线单元的信号进行加权和相位控制，实现对目标信号的增强和干扰信号的抑制。

通过对不同天线单元接收到的信号进行相位调控，可以实现波束的形成，从而实现对目标信号的定位和跟踪。

同时，通过对不同天线单元接收到的信号进行加权处理，可以实现对干扰信号的抑制，提高雷达系统的抗干扰能力。

二、阵列信号处理技术在雷达系统中的应用1. 目标定位和跟踪阵列信号处理技术在雷达系统中的一个重要应用是目标定位和跟踪。

通过对接收到的信号进行相位调控，可以实现波束的形成，从而实现对目标信号的定位和跟踪。

相比传统的单天线系统，阵列信号处理技术可以提供更高的定位精度和跟踪灵敏度，使得雷达系统能够更准确地获取目标信息。

2. 干扰抑制雷达系统在实际应用中常常会受到各种干扰信号的影响，如多径效应、杂波干扰等。

阵列信号处理技术通过对不同天线单元接收到的信号进行加权处理，可以实现对干扰信号的抑制，提高雷达系统的抗干扰能力。

同时，通过优化信号处理算法，可以进一步提高干扰抑制的效果。

3. 多目标探测传统的雷达系统在探测多个目标时，常常需要进行时间分复用或频率分复用等技术，从而导致雷达系统的复杂度增加。

而阵列信号处理技术可以通过对接收到的多个天线单元的信号进行加权和相位调控，实现对多个目标的同时探测和定位，从而简化了雷达系统的设计和实现。

应用于数字阵列雷达的数字波束形成(DBF)的设计与实现

束形成和中频接收机也有几百、上千个［１］。如果只是
现。
简单地将各个器件进行堆积，则会由于构成这个系
ｈｔｔｐ：Ｉｌｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｎｒ
ｔｈｅｄｉｖｉｄｅｄｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅｓａｎｄｔｈｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｏｖｅｒａｇｅｄｕｒｉｎｇｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ，ｔｈｅＤＢＦｄｅｓｉｇｎｈａｄｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌａｒｒａｙｒａｄａｒｃｈｉｐ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｉｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＴｏｐ－Ｄｏｗｎｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤＢＦ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
统的体积过大、重量过重、价格太贵而无法被广泛使
用。
基于这样的考虑，本文采用自顶向下的设计方

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阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究
【摘要】本文首先介绍了数字波束形成的基本原理，随后对普通波束形成及基于LCMV准则和MVDR准则的单多波束自适应形成技术分别进行了原理介绍和仿真分析。

【关键词】阵列雷达；波束形成；自适应
1.引言
波束形成（Beam Forming，BF）[1]是指将一定几何形状排列的多元阵列各阵元的输出经过加权、时延、求和等处理，形成具有空间指向性波束的方法。

BF技术的广泛应用赋予了雷达、通信系统诸如多波束形成、快速、灵活调整方向图综合等许多优点。

2.普通波束形成
2.1 普通波束形成的基本原理
要研究数字波束形成技术，首先要建立阵列信号的表示形式。

图1 阵列天线波束形成示意图
若以阵元1为参考点，则各阵元接收信号可以写成：
（1）
（2）
将上式写成矢量形式，得：
（3）
称为为方向矢量或导向矢量。

在窄带条件下，它只依赖于阵列的几何结构和波的传播方向，因此，均匀线阵的导向矢量可表示为：
（4）
根据波束形成的基本思想，将各阵元的输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，能得到对期望信号最大输出功率位置上的波达方向估计。

由图1得：
（5）
记为阵列方向图，当w对某个方向同相相加时，的模值最大。

为获得主瓣方向对准方向图，可取，得方向图函数为：
（6）
式（6）表示的天线方向图是一个辛克形函数，在进行工程实现时，采用的算法是FFT。

2.2 普通波束形成的仿真分析
假设采用16阵元的等距线阵（阵元间距为半波长），来波方向为20o，中频信号频率为f0=10MHz，采样频率为fS=40MHz，信噪比SNR=20dB。

采用加海宁窗进行对比，得到的DBF仿真结果如图2所示。

图2 普通DBF形成的方向图
观察图2可得，DBF通过将信号在天线阵元上接收并进行数字化复加权处理，实现了主瓣波束的快速指向。

在实际工程中，DBF通过DSP软件实现，因此具有很高的灵活性、可扩展性和较高精度。

与模拟波束形成相比，数字波束形成主要有下列优点[3]：
（1）在不降低SNR的条件下，DBF可以产生高增益波束，使系统可以实时高精度的跟踪目标；
（2）DBF能够充分利用天线阵接收的所有信息优化系统性能，并且能够对天线系统进行实时校正；
（3）在利用DBF技术的同时，可根据实际情况叠加相应的窗函数，进一步压低副瓣电平，得到更高的天线主副瓣比，增强信号的检测能力同时降低干扰从副瓣进入天线的概率。

图3 自适应波束形成器框图
3.自适应波束形成
自适应波束形成（Adaptive Beam Forming，ADBF）技术是随着雷达、声纳系统的发展而诞生的。

20世纪60年代，Applebaum提出了基于最大信噪比准则的自适应算法[4]，随后，Widrow和Hoff提出了基于最小均方误差准则的自适应算法[5]，后人已经证明，对应稳定信号，这两种算法都将收敛到维纳解[6]。

Reed等人提出的直接矩阵求逆法能快速收敛到最优维纳解，克服收敛速率受特征值分布影响较大的缺陷，但该方法的最大缺点在于工程上矩阵直接求逆计算量巨大[7]。

经过几十年的发展，ADBF技术已经衍生出多种方法，工程上该技术也逐渐走向成熟。

基本的自适应波束形成结构图如图3所示。

3.1 最优滤波准则
自适应处理器可以根据不同的准则计算最佳权向量，常用的最优滤波准则包括最小均方误差（MSE）准则、线性约束最小方差（LCMV）准则、最大信噪比（MSNR）准则、最小方差无畸变（MVDR）准则等。

最优滤波准则的一般形式如式7所示：
（7）
3.1.1 最小均方误差（MSE）准则
MSE准则的核心思想是使总的系统输出Y（k）=WTX（K）和参考信号d （k）的输出之差均方误差最小，应用时需要已知一个期望输出的参考信号d（k）。

（8）
将上式展开，得到：
（9）
其中，，分别称为互相关矩阵和自相关矩阵。

将式（9）对于权重W求梯度，并令梯度算子为零，得到：
Wopt=R-1r （10）
此最佳权向量也被称为最优维纳解。

3.1.2 线性约束最小方差（LCMV）准则
LCMV准则的核心思想是保证天线主波束倾角不变的情况下，使阵列输出功率最小，它的表达式如下：
（11）
对式（11）展开，求解得：，其中μ为任意非零常数，为导向矢量。

3.1.3 最大信噪比（MSNR）准则
MSNR准则的核心思想是在保证有用信号顺利传送的情况下，尽量减弱或抑制噪声、干扰，即尽量增大系统输出的信噪比。

它的实现方法是在自适应系统中通过调整权向量使输出信噪比最大，MSNR准则是时频域匹配滤波理论扩展的产物[3]，它的表达式如下：。