一种空-频联合最优滤波的被动宽带检测方法

常规宽带能量检测在多目标、强干扰环境下输出信噪比(SNR)降低,检测性能大幅度下降。针对此问题,该文提出一种将子阵导向最小方差(STMV)宽带空域自适应波束形成与频域Eckart滤波结合的空-频联合最优滤波宽带检测方法。该方法首先通过子阵导向最小方差波束形成进行空间自适应处理,利用自适应波束形成的干扰抑制能力在空域实现最优滤波;然后通过最大似然估计实时估计信号和噪声的功率谱,构造Eckart滤波对自适应波束形成的输出分配不同权重进行加权滤波,从而实现频域信噪比最大化。所提方法通过空-频联合最优滤波,降低空域旁瓣干扰和频带内噪声的影响,使得输出信噪比最大,从而有效地改善目标宽带检测能力,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性。     

宽带子阵域特征空间稳健对角减载波束形成

针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估计,再利用RCB（Robust Capon Beamformer）算法得到约束条件下的最优权值.另一方面,利用子阵域互谱密度矩阵的最小特征值作为子阵域非相关噪声功率的估计并进行对角减载,以最优权值对减载矩阵波束形成得到子带波束输出,对每个窄子带重复上述处理,再将结果非相干叠加即可得到本文方法的最终结果.理论及实验分析表明方法能提高自适应波束形成器的稳健性及输出信噪比.     

一种基于空域滤波的空间谱估计方法

本文提出一种基于空域滤波的空间谱估计方法.对阵列进行相互重叠的子阵划分后,通过对子阵运用自适应波束形成方法实现对空间信号的空域滤波及干扰抑制,提高期望信号的信干噪比.提出对阵列中所划分的子阵运用二次组阵的方法,根据子阵间的位置关系以及各个子阵自适应滤波后的输出运用空间谱估计方法在指定的空间区域范围内实现对期望信号的DOA估计.仿真实验表明,相比常规谱估计方法基于空域滤波的空间谱估计方法有效地改善了期望信号所处的电磁环境,进一步提高了DOA估计的精度和抗干扰性能.     

宽带自适应和差波束形成与测角方法研究

针对宽带自适应空频处理的信噪比要求高、计算量大等问题,本文提出了一种基于均匀线阵的无需预延迟处理宽带空时处理结构的自适应和差波束形成与测角方法。方法利用和波束指向在多频点处的响应来建立多约束条件,以此获得基于线性约束最小方差的自适应和波束权向量,对多频点的空时二维向量修正和波束权向量得到差波束权向量,最后进行和差波束形成,对每个样本和差比幅单脉冲测角。本方法相比于常规的自适应单脉冲测角方法,可有效地处理宽带信号,不需要对每个频带信号进行检测,具有低信噪比条件下可测角、测角精确度高等特点,而且仿真分析验证了当存在主瓣干扰时,该方法仍然有效。      

基于空时二维协方差矩阵修正的波束形成算法

在实际应用环境中,信源和阵列传感器等存在误差,假设期望信号的导向矢量与真实信源导向矢量的失配会导致阵列波束形成器把期望信号当作干扰来加以抑制。针对信号匹配误差导致自适应波束形成性能下降的问题,提出了一种基于空时二维协方差矩阵修正的波束形成算法,利用空时结构对宽带幅相误差校正的特性,对空时二维协方差矩阵进行重构,并对修正协方差矩阵进行特征值分解,分离出信号加干扰子空间,将失配导向矢量投影可使期望信号与噪声子空间严格正交,最后求解算法最优权值。算法有效改善了波束形成的输出信噪比,计算机仿真验证了理论分析的正确性和算法的稳健性。     

基于传声器阵列的近场宽带波束形成方法

提出了一种适合于近场宽带传声器阵列处理的空时子带波束形成新方法。该方法通过将一个空域子带阵列和时域子带多速率滤波器组合并来同时获得空域和时域两种子带系统的优点。计算机仿真比较了其与全带自适应波束形成方法的性能,结果表明该方法对干扰有较强的抑制能力,改善了宽带波束形成频域不一致问题,并且能够并行处理,为实际语音通信系统的应用提供了一种有利途径。     

待定多线性约束最大信噪比波束形成器

在多线性约束(MLC)最小方差准则和最大信噪比准则的基础上,提出了待定多线性约束(MLCD)最大信噪比波束形成器,确定了最优增益向量,导出了最优权矢量和最大输出信号干扰噪声比的解析表达式,与多线性约束最小方差波束形成器相比,待定多线性约束最大信噪比波束形成器具有更优越的滤波性能。     

时空域联合的水下未知线谱目标检测方法

水下线谱目标被动检测中,目标辐射线谱信号的方位、频率、个数等信息通常未知,且线谱检测性能容易受到宽带干扰及背景噪声的影响。针对此问题,该文提出一种时空域联合的未知线谱目标检测方法(STJD)。首先,利用线谱信号的相干特性,构建了一种能够自主匹配未知线谱信号的时空域联合滤波器,用以滤除接收信号中的宽带背景干扰及噪声。之后,对滤波信号进行常规频域波束形成得到空时2维波束输出,其具有相对纯净的线谱谱峰。在此基础上提取线谱并利用线谱信息计算空间方位谱,进而实现对线谱目标的检测。理论推导及仿真结果表明该文方法能够对未知线谱信号进行最小均方误差意义下的时空滤波,并能充分地利用线谱信息进行线谱目标的被动检测。与已有基于线谱特征的线谱目标检测方法相比,该文方法对信噪比(SNR)的要求较低,在多目标、多线谱等复杂情况下具有较好的线谱目标检测性能。     

基于嵌套阵列的稀疏表示稳健波束形成方法

针对波束形成中目标方位失配以及噪声加干扰的协方差矩阵非精确重构造成的波束形成方法性能下降的问题,提出一种基于嵌套阵列的稀疏表示稳健波束形成方法。在该方法中,计算嵌套阵的采样协方差矩阵,通过差合作阵处理得到一孔径扩展的虚拟均匀线列阵;基于稀疏表示的方法来估计目标以及干扰的准确方位信息;进一步利用得到的方位信息构造导向矢量,通过最小二乘方法计算干扰信号的精确功率值;最后重构干扰加噪声协方差矩阵,通过波束形成实现干扰抑制。数值仿真表明,所提方法有效提升了干扰加噪声协方差矩阵重构精确度,在不同信噪比和快拍数条件下,输出信噪比都能逼近最优信干噪比,验证了该算法的有效性。     

基于子阵近场零陷权的联合波达方向估计方法

针对海底长线阵在近场辐射声干扰及空间水平非均匀噪声下的远距离估计目标波达方向(DoA)问题,该文提出一种基于长线阵分子阵近场零陷权的联合目标方位估计方法.该方法将长线阵分解为多个高重叠子阵,对各个子阵利用零陷抑制技术去除近场强干扰对目标探测的影响,再利用各子阵对远距离目标方位估计结果差异性小、非目标所在频率即噪声对应空间谱最大值随机的特点,空间频率方差加权综合各子阵的目标方位估计结果,从而抑制空间非均匀噪声,实现对远距离目标的探测.仿真结果表明,与长线阵常规波束形成、长线阵近场零陷常规波束形成、长线阵近场零陷传统多重信号分类方法相比,该文方法能够有效降低空间谱背景级60 dB以上,输出信噪比提高15 dB以上,具有较强的提高信噪比能力及较高的空间分辨力,因此具有较好的工程应用价值.