一种恒定束宽的宽带自适应波束形成算法

宽带波束形成是相控阵雷达数字信号处理的难点。针对目前宽带波束形成只能满足单一恒定束宽或自适应情况,为兼具两种优势使雷达工作状态更佳,文中基于最小二乘算法提出了一种自适应波束形成方法,该方法通过获得自适应参考波束图,确定波束图恒定范围根据最小二乘算法求取其他频点权值,并进行宽带波束形成。该方法不仅能保证恒定束宽,而且可实现自适应零陷控制。仿真实验证明了算法的有效性。     

基于最小二乘的子带SDL恒定束宽波束形成北大核心CSCD

针对宽带恒定束宽波束形成通常需要大量阵元或延迟线所带来的硬件开销较大的问题,提出一种基于约束最小二乘的子带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成器设计方法。该方法首先建立子带SDL模型,利用子带滤波器组将阵元接收信号进行分解与重构,然后,推导了子带SDL模型的阵列响应,最后,结合空间响应变化和约束最小二乘算法进行恒定束宽波束形成。由于将滤波器组的冲击响应直接作为优化参量,可有效降低分解与重构产生的误差,为了衡量阵列响应的波动程度,文中提出归一化波动程度的概念。仿真结果表明,子带波束形成器不仅具有比全带波束形成器更好的主瓣频率不变性,更窄的主瓣宽度以及更低的旁瓣增益,而且可以大大降低硬件开销。     

基于均匀同心圆阵列的近场宽带波束形成

该文提出了一种频率不变近场宽带波束形成的方法。该方法将均匀同心圆阵列的输出经傅里叶逆变换转换成相位模式信号,并经过近场矫正和频率补偿网络,可达到频率响应不变的远场阵列响应效果。在此基础上,该文将传统远场窄带波束形成法推广到近场宽带阵列中。仿真结果表明,该文提出的近场宽带阵列响应具有近似频率响应不变的效果,其波束图也接近远场窄带阵列波束图。另外,与其他几种波束形成方法相比,基于该文提出的频率不变近场宽带阵列提升了波束形成性能,且具有较低的计算复杂度。     

基于斜投影算子的高频雷达窄波束形成方法

波束形成是高频雷达等系统分辨目标方位以及抗干扰的有效手段,常规的波束形成依赖增加阵列孔径实现更窄的波束.提出了一种不受阵列孔径限制的窄波束形成方法,该方法利用斜投影的零相移以及在干扰方向形成的深零陷,通过对宽波束方位内的干扰并行多次抑制,在波束指向周围形成零陷,合成输出窄波束.与传统波束形成相比,本方法具有波束宽度窄、旁瓣抑制比高的特点,尤其是小阵列孔径情况下仍可实现窄波束形成.经高频地波雷达距离-多普勒域实测数据的验证,表明该方法能够实现宽波束内目标的超分辨,并且剔除窄波束以外的电离层杂波,实现了常规波束内的杂波抑制和更为精细的方位分辨.     

基于加权最小二乘的宽带波束形成算法

宽带波束形成技术是阵列信号处理研究的一个重要方向。基阵对信号的响应特性随频率而改变导致通过基阵的宽带信号产生波形畸变。恒定束宽波束形成可以实现在信号带宽内基阵波束图主瓣宽度保持恒定。主要研究基于加权最小二乘的恒定束宽宽带数字波束形成方法及其实现,MATLAB仿真实验表明算法的正确性和有效性。     

稳健的宽带恒定束宽波束形成算法

针对运动目标入射及存在信号波达方向(DOA)估计误差时传统波束形成器性能下降的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先在目标入射角可能存在的范围内选取离散点,设定相应的期望及零陷响应,再结合空间响应变化(SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,并约束权矢量模值以抑制随机噪声,最后分别利用内点法和拉格朗日乘子法求解最优权矢量,实现稳健的宽带恒定束宽波束形成。实验结果表明该算法可以有效实现对运动目标的空域滤波,具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。      

脉冲噪声下加权稀疏约束稳健波束形成方法

针对脉冲噪声下现有稀疏约束波束形成方法,对不同角度信号施加相同稀疏约束而带来干扰抑制能力有限的问题,本文提出了一种干扰抑制能力更优的加权稀疏约束稳健波束形成方法。该方法首先利用波束方向图的稀疏特性,在最小散度无畸变响应波束形成的目标函数中加入波束方向图l1范数约束;然后采用基于无穷范数归一化方法对阵列接收到的所有快拍信号做自适应预处理,以使预处理后的阵列接收信号协方差矩阵有限;最后运用传统的基于协方差矩阵特征分解的子空间法构造加权矩阵并应用到稀疏约束项中,使得波束方向图中不同角度的信号得到不同程度的约束。实验仿真表明,所提出方法不仅保持相对较低的旁瓣增益,而且显著加深了干扰方向的零陷,提高了输出信干噪比。      

一种星载数模混合阵列结构及波束形成算法

6G星地融合网络对卫星通信系统提出了高速率低时延低能耗的要求,由于星地链路信道环境复杂多变且容易受到干扰,需要研究干扰场景下的低成本可实现阵列架构及算法。针对这一问题,设计了一种数模混合阵列结构,子阵采用50%稀疏馈电以及最小二乘波束形成算法,超阵采用最小二乘与线性约束最小方差波束形成算法,并理论分析了阵列结构的可行性,证明子阵的零点能够抑制超阵的栅瓣。仿真结果表明,该结构以更低的复杂度实现了大规模阵列的效果,波束方向图指向明确且零陷深度足够,对干扰的抑制明显,获得了接近理想阵列增益的BER性能。     

旁瓣电平软约束下干扰功率搜索的波束形成

实际中,期望信号或干扰的先验方向信息往往不能精确已知(即存在阵列流形误差),当信噪比超过一定门限时,线性约束自适应波束形成器对阵列流形误差有高敏感性从而导致输出信干噪比下降。为解决上述问题,该文提出一种旁瓣电平软约束条件下搜索人工干扰功率值的波束形成方法。在粗估干扰来波方向的基础上,约束旁瓣最大峰值起伏在一定范围内,采用子空间投影和加宽干扰零陷区的技术提高波束形成器的鲁棒性,通过粗、精两种模式的搜索获得干扰零陷区的注入功率值估计,具有良好的干扰抑制效果和对阵列流形误差不敏感的特性。计算机仿真验证了方法的有效性和鲁棒性。     

抑制快速运动强干扰的稳健自适应波束形成方法

针对存在快速运动强干扰时自适应波束形成性能的严重降低,提出了一种稳健的自适应波束形成方法。该方法使用零陷展宽技术修改采样协方差矩阵,使其自动地在干扰方位形成展宽的零陷以抑制运动强干扰,同时采用对角加载技术,以增强此方法对系统误差的稳健性,加载量通过约束扫描向量的误差来确定。仿真结果表明该方法能有效地提高当存在快速运动的强干扰时自适应波束形成的性能。