基于子带SDL的LCMV宽带波束形成性能分析

对子带阵元延迟线 （SDL）波束形成器的线性约束最小方差（LCMV）宽带自适应波束形成算法进行了性能分析 。推导了子带LCMV算法的输出信干噪比（SINR）的解析表达式,对比了子带LCMV算法和全带 LCMV算法的阵列响应性能,以及阵元数量、输入信噪比（SNR）和阵元间距对输出SINR的影 响,并分析了子带滤波器组的参数对子带LCMV输出SINR性能的影响。仿真结果表明子带LCMV 算法可有效提高性能,并可在不降低性能的条件下降低阵元需求。     

基于最陡下降的稳健LCMV波束形成算法

针对期望信号假定导向矢量与真实导向矢量存在误差时,常规LCMV算法性能急剧下降,提出了一种针对指向误差、阵元位置误差和相位误差的基于最陡下降的稳健LCMV波束形成方法。利用最陡下降法递归搜索最优权矢量和约束导向矢量,避免了常规LCMV算法的矩阵求逆运算和变对角加载时的特征值分解,所需运算量大大降低;又因不属于对角加载,不存在加载值确定问题。仿真结果表明,新方法对期望信号导向矢量的各种误差有很好的稳健性。     

一种简化特征空间稳健自适应波束形成算法*

在基于特征空间(ESB)的自适应波束形成算法中,针对当指向误差落在波束主瓣的边缘特定角度时,输出信干噪比下降,且信号子空间需要进行费时的特征值分解的问题,提出了改进线性约束最小方差(LCMV)算法。在假定的期望信号方向附近减少一个方向性约束条件,并基于信号特征值大于噪声特征值的这一特性, 利用空间协方差矩阵逆的高阶次幂来逼近信号子空间,无须特征分解,将求得的权矢量向改进的信号子空间投影。该方法能够大大减少计算量,同时还显著提高了自适应波束形成稳健性。通过仿真分析及结果比较验证了算法的正确性和有效性,因此从     

改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法

基于信号子空间拟合算法的代价函数,提出了一种改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法,该算法采用分步迭代的方式,可在阵列存在幅相差和阵元位置误差的情况下,估计出信源的波达方向(DOA)、阵列幅相差和阵元位置误差.文中还给出了参数估计惟一性的必要条件.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

矢量天线阵元方向不一致的误差校正

基于特征值分解的子空间类算法对误差非常敏感,有必要对方向误差进行有效的校正.分析了方向误差形成的原因,建立了误差阵元的数据模型,研究同一入射信号玻印廷(Poynting)矢量与阵元排列方向的关系,使用3个参量未知的校正源,通过比较校正源玻印廷矢量在参考阵元与误差阵元处的响应,获得阵列采样数据方向误差校正矩阵.比较玻印延矢量的误差校正方法不涉及参量搜索,计算量小且易于在工程上实现,计算机仿真验证了算法的正确性和有效性.     

基于线性约束最小方差的全球定位系统抗干扰技术

针对全球定位系统（ GPS）接收机在强宽带干扰下无法正常工作的情况,采用自适应调零天线,利用信号和干扰的入射空间角度不同进行空域滤波,可提高其抗干扰能力。理论分析和仿真结果表明,基于线性约束最小方差（ LCMV）准则的自适应滤波算法简单有效,在牺牲一个干扰抑制自由度的条件下,可对高仰角卫星导航信号进行较好的保护。     

一种改进的共形阵方向图综合方法

与传统阵列相比,共形阵安置更为灵活,应用更为广泛。然而,针对共形阵的方向图综合也更为复杂。传统的方向图综合方法对共形阵并不适用。通过在旁瓣区域施加虚拟干扰能够有效实现共形阵的方向图综合。如何通过迭代过程控制虚拟干扰功率的大小成为该方法的关键。现有的迭代方法一般存在收敛缓慢或计算复杂的问题。 本文基于线性约束最小方差准则,提出了一种改进的共形阵方向图综合方法。该方法适用于 任意阵型的方向图综合。仿真实验证明,该方法能加快收敛速度,并降低自适应波束形成器 对迭代系数的依赖性。     

求解约束优化问题的改进帝企鹅优化算法

针对帝企鹅优化算法收敛精度低、易陷入局部最优等问题,提出一种改进帝企鹅优化算法求解约束优化问题.利用动态线性调整粒子数目策略结合两种变异操作的方式,增加算法探索能力与开发能力;通过引入一种存档替换操作机制,完善可行性准则的性能,加快算法收敛速度.基于13个标准测试问题和2个工程优化问题的实验结果表明,该算法对约束优化问题有效可行.     

基于辅助阵元的阵列误差有源校正算法

阵列互耦、幅相误差和阵元位置误差的综合影响会严重影响超分辨率算法的性能,为此,针对上述3种阵列误差的综合影响,给出了一类基于辅助阵元的有源校正算法.首先,将3种阵列误差的综合影响等效为一种依赖方位变化的幅相误差,并通过一种基于辅助阵元的自校正方法得到了关于3种阵列误差的非线性最小二乘优化模型;然后,针对阵列误差矩阵可能出现的不同模型,给出了相应的求解算法;接着,针对算法的参数估计唯一性给出了较为细致的分析,并对算法做了进一步改进;最后,通过仿真实验验证了新算法的有效性.     

线性广义系统的最优和鲁棒满阶平滑器

对于线性离散随机广义系统,利用增广状态方法将平滑器问题转化为增广状态的滤波器问题.基于极大似然线性估计准则,提出了最优的满阶平滑器,其中增广状态滤波器的误差方差阵满足广义Riccati方程.当线性离散广义系统的过程噪声和观测噪声的方差不确定时,基于极大极小鲁棒设计原理和最优满阶平滑算法,得到了鲁棒满阶平滑器.应用动态误差方差分析方法证明了其鲁棒性,即鲁棒平滑误差方差阵存在一个上界方差矩阵.数值仿真例子验证了其有效性和正确性.     

Sensors’ optimal dimensionality compression matrix in estimation fusion

When there exists the limitation of communication bandwidth between sensors and a fusion center, one needs to optimally pre-compress sensor outputs–sensor observations or estimates before sensors’ transmission to obtain a constrained optimal estimation at the fusion center in terms of the linear minimum error variance criterion. This paper will give an analytic solution of the optimal linear dimensionality compression matrix for the single sensor case and analyze the existence of the optimal linear dimensionality compression matrix for the multisensor case, as well as how to implement a Gauss–Seidel algorithm to search for an optimal solution to linear dimensionality compression matrix.     

基于测量方差时变的改进强跟踪滤波算法

分析了测量方差预先设定对强跟踪滤波算法的不利影响,提出了一种测量方差自学习修正的强跟踪滤波算法。该滤波算法能够充分利用传感器每次测量带来的新信息,同时,可以进一步优化测量方差,提高了对状态的估计精度,最后,通过仿真计算验证了该算法的有效性。     

无线传感器网络的多跳时间同步优化算法

通过对无线传感器网络RBS时间同步算法（Reference Broadcast Synchronization,RBS）的研究,针对多跳全网的时间同步问题,提出基于环形网络拓扑的RBS环形算法（References Broadcast Bing Synchronization,RBRS）。该算法在RBS的基础上,采用广播分组和最小平方线性回归的方法实现全网时间同步。从同步误差和开销两方面对该算法和现有的RBS优化算法作理论比较。算法在众多算法中具有一定的优越性,适用于轻型、低功耗的无线传感器网络负载。使用matlab软件进行仿真,实验结果表明优化后的算法和初始算法相比误差累积小、同步开销显著减少,并且能够实现全网络的时间同步。     

稳键的自适应空间波束形成语音增强算法研究

为了进一步改善波束形成的降噪性能,研究了一种稳键后置滤波自适应空间波束形成算法.用麦克风代替传统波束形成器的延时抽头线,使所有的麦克风都有一阶的滤波器,利用经典的线性约束最小方差准则使空间波束形成产生语音参考信号,同阻塞矩阵输出的噪声参考信号一起经自适应多路相消器,从而有效的消除干扰噪声;最后结合后置滤波技术进一步改善语音质量.实验结果表明,相对于传统后置滤波自适应波束形成算法,在消噪性能上有明显的改善且具有更高的输出信噪比.     

Minimum variance performance map for constrained model predictive control

A minimum variance performance map is introduced for constrained linear model predictive control (MPC). The minimum variance performance map provides a demonstration of the effect of constraints in an MPC on the best achievable controller performance. The constrained minimum variance controller is formulated for the MPC system to be monitored. Using multi-parametric quadratic programming (mp-QP), the linear, piecewise control law is obtained for the constrained minimum variance controller. The linear, piecewise control law is used with a Kalman filter to obtain the minimum output variance in each region of the state space partition. The minimum variance performance map is demonstrated on a second order process with a constraint on the input amplitude.     

基于IBA-LSSVM的光合细菌发酵软测量

针对光合细菌(PSB)发酵过程活菌浓度难以在线检测,离线测量又存在很大延时及易染菌的问题,提出一种基于改进蝙蝠-最小二乘支持向量机(IBA-LSSVM)的软测量建模方法。本文先对BA的速度更新公式进行改进,且将差分进化算法(DE)的变异机制引入BA,增加了种群多样性,进而提升了BA算法的全局及局部搜索能力,然后构建了活菌浓度的IBA-LSSVM软测量模型,并与BA-LSSVM软测量模型进行对比。仿真结果表明,改进的模型相较于BA-LSSVM模型有着更好的学习能力和预测性能,测量误差为0.1358,可为光合细菌发酵过程的优化控制提供准确有效的指导,有一定的实际应用价值。