稳健自适应波束形成器设计与仿真

针对自适应波束形成器在进行对角加载时存在选取对角加载值的不可靠问题,设计了一种稳健的自适应波束形成器。通过采用收缩方法(Shrinkage Method)获得了对协方差矩阵更精确的估计,以代替标准Capon波束形成器(SCB)中的采样协方差矩阵。与传统自适应波束形成器相比,能够根据给定数据完全自主的计算出对角加载值而不需要指定任何用户参数,有效的抑制干扰信号,改善输出信噪比,且具有良好的波束保形能力和较快的收敛速度,特别是在快拍数较少的情况下具有很好的性能。计算机仿真验证了设计方法的正确性和有效性。     

改进的辅助变换相干干扰抑制波束形成技术

提出一种相干干扰下自适应波束形成方法。该方法同时约束非相干干扰与相干干扰,更好地实现对此两类干扰方向的自适应零陷滤波。采用变换预处理,避免抑制期望信号;恢复噪声特性并采用对角加载技术,增强算法稳健性;采用拉格朗日乘子法得到最优波束形成算法。理论分析与仿真结果表明,保持阵列孔径不变时,该算法提高了输出信干噪比和稳健性。     

自适应对角加载在波束形成中的仿真研究*

当阵列误差存在时,Capon波束形成算法性能会急剧下降,特别是阵列输出信干噪比(Signal  to Interference plus Noise Ratio, SINR)。对角加载可以减弱小特征值对应的噪声波束的影响,能有效改善阵列性能及方向图畸变,但加载值的确定是一个较为困难的问题。本文算法根据加载值和采样协方差矩阵间的关系确定加载值,能自适应的根据采样数据确定加载值,在小快拍数和阵列误差存在情况下仍具有良好的鲁棒性,明显改善了阵列性能并减小了方向图畸变,且使零陷准确对准干扰方向。计算机仿真结果证实了此算法的鲁棒性。     

频域宽带波束形成器设计

研究无线网络传感器,采用宽带信号波束技术,为了使宽带信号在整个频段内保持稳健的波束,以及克服快拍数有限对空间谱估计带来的不利影响,采用频域波束形成算法形成宽带波束,利用对角加载技术补偿所估计的空间谱,并通过矩阵求逆定理推导出对角加载值的取值范围.最后的仿真结果表明通过选择合适的对角加载值可以克服快拍数目不足带来的影响,从而实现具有较高阵列增益的稳健宽带波束,有效地完成对信号的空域处理,提高了传输性能.     

基于改进最速下降LCMV算法的稳健波束形成

基于线性约束最小方差准则(LCMV)的自适应波束形成技术,在理想条件下能够在期望信号方向保证增益最大,同时在干扰方向形成零陷.但在实际阵列系统中,指向误差、阵元位置误差以及阵元相位误差均使得传统的LCMV准则算法出现性能下降.针对最优权矢量解算问题,提出了基于牛顿法及可变加载约束的改进SD-LCMV算法,并将两者与线性约束LMS算法及递归稳健LCMV算法进行仿真对比,结果验证了改进算法对误差的稳健性.     

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。     

基于综合误差的对角负载稳健波束合成器*

在稳健的波束合成器中,采用对角负载的校正方法能有效克服误差影响。与传统的对角负载稳健波束合成器相比,新算法一方面综合考虑多种误差影响,建立相应数学模型;另一方面,在求解最优对角负载值时,对协方差矩阵进行了预处理,消除了部分误差影响,从而使对角负载校正方法更加有效。计算机仿真证明了新算法的有效性。     

基于Bayesian方法的鲁棒约束最小二乘恒模算法

在实际通信环境中,信号方向向量偏差会导致线性约束最小二乘恒模算法(LSCMA)的性能急剧下降,针对这一问题,提出了基于Bayesian方法的鲁棒约束LSCMA算法并对其性能进行了分析。该算法根据接收到的采样信号和信号的先验信息对实际信号方向向量进行估计,进而推导出权重向量的迭代公式,降低了信号波达方向的不确定性,对信号方向向量偏差具有较强的鲁棒性,从而可以保证阵列输出的信干噪比接近最优值。本文采用递推方法来计算逆矩阵,大大地降低了计算复杂度,能够满足实时处理的要求。仿真实验结果与理论分析表明,与线性约束LSCMA算法相比,所提鲁棒自适应波束形成算法具有更好的性能,且能适应实际复杂的通信环境。     

一种基于信噪比乘积更新的广义旁瓣抵消器

广义旁瓣抵消器由于实现结构简单在麦克风阵列算法中得到了广泛的应用.但是传统的广义旁瓣抵消器算法对导向矢量失配误差比较敏感,容易产生目标方向信号的自抵消现象.针对此问题,本文提出了一种改进算法,通过固定波束形成和自适应阻塞矩阵输出的信噪比乘积控制多输入抵消器的更新,降低目标方向信号的自抵消影响,提升语音质量.在8.5 m...     

自适应波束形成算法的现状与发展动态

近十年自适应波束形成算法在通信、雷达、声纳、生物医学工程等科技领域中得到了极为广泛的应用。在实际应用中,如果信号源、天线阵列出现误差,传统的自适应波束形成算法性能将会下降。但是对于稳健的自适应波束形成算法,环境及天线阵列的误差和不确定性是必须要考虑的关键问题。这里对稳健的自适应波束形成算法的研究现状与发展动态进行了较为详细的评述。     

基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计

基于干涉图的传统干涉相位估计方法,当由于图像配准误差而导致的干涉图质量较差时,就难以恢复出准确的真实干涉相位.本文提出了一种基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计方法.该方法构造最优联合观测矢量和加权联合导向矢量,同时利用相邻像素的相干信息,并采用波束形成技术,因此具有自适应图像配准和降低相位噪声的功能,因而可以在SAR图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位.仿真及实测数据的处理结果证明了此方法的有效性.     

导向矢量存在匹配误差时Capon波束校正算法

针对信号导向矢量存在匹配误差时提出一种Capon波束校正算法.该算法利用噪声子空间与期望信号导向矢量正交的特点,首先通过构造代价函数估计来波信号的方向角;然后在约束最优的基础上对误差进行迭代估计;最后对导向矢量进行校正并进行波束形成.本文通过计算机仿真验证了该方法的有效性.     

对消除入射信号偏差的鲁棒性波束成形方法的改

消除入射信号信号偏差的波束成形方法目前已经有多种研究解决方案.有一种自适应鲁棒性波束成型方法,引导向量的误差表示为空间中的多面体.本文则将方差空间表达为更为广泛的空间椭球体并进行数学推导,该方法减少了待估参数数目,具有更佳的性能.仿真结果也表明了本方法的优越性.     

一种基于无线传感器阵列的到达方向检测方法

以线性等距无线传感器阵列为例,提出一种有效的到达方向检测算法.列堆栈两个平移不变子阵的相关矩阵,给出一种奇异值分解和特征值分解相结合的两步算法,估计传感器阵列的导向矢量矩阵,通过分析导向矢量矩阵的结构化信息,构造估计导向矢量和理想导向矢量的相关函数,进而求解相关函数的驻点,搜索有限个驻点中使相关函数最大的驻点对应的角度估计到达方向,避免了穷尽搜索.仿真结果表明：所提算法在相同信噪比下分辨成功率高于著名的ESPRIT算法、同一分辨成功率下要求的信噪比更低.在信噪比、快拍数、阵元个数变化下对目标定位的均方根误差均优于ESPRIT算法,更接近于理论最优值.     

基于干扰噪声矩阵重构的自适应波束形成算法

针对在自适应波束形成中,当采样次数较少或期望信号导向矢量存在误差以及训练数据中含有期望信号成分时导致波束输出信干噪比(SINR)下降的问题,提出了一种重构干扰噪声协方差矩阵并且估计期望信号导向矢量的稳健自适应波束形成方法。在期望信号波达方向的角度范围已知的条件下,首先利用多重信号分类（MUSIC）空间谱在不含期望信号的区域重构出干扰噪声协方差矩阵;然后推导了避免期望信号的导向矢量的估计值收敛到任一干扰的导向矢量或它们的线性组合的约束条件;进而以此约束条件和阵列输出功率最大化条件建立了期望信号导向矢量估计的优化问题,并使用凸优化软件估计出最优的期望信号导向矢量。讨论了该方法的计算复杂度并通过仿真实验验证了其有效性和优越性。仿真结果表明,当期望信号和干扰源存在随机指向误差和局部散射的情况下,所提方法在很大的输入信噪比范围内的输出信干噪比仍接近理论值,优于其他自适应波束形成方法。     

稳定的天线阵自适应波束形成方法研究

运用基于MVDR的样本协方差矩阵求逆(SMI),对角加载技术样本协方差矩阵求逆(LSMI),以及基于凸优化准则的最小最大准则(MinMax)方法对天线阵的自适应波束形成的稳定性进行了研究.仿真结果表明,在存在导向矢量误差的情况下,LSMI方法比SMI稳定性有所提高;在自适应旁瓣电平输出方面,MinMax方法具有较大的改...     

Robust blind adaptive beamforming under double constraints

In practical complex communication environments, the performance of linearly constrained constant modulus algorithm (CMA) is known to degrade severely in the presence of even slight signal steering vector mismatches. To overcome the mismatches, a novel robust CMA is proposed for blind adaptive beamforming via the worst-case performance optimization and the oblique projection of signal steering vector, which is based on double constraints on explicit modeling of uncertainties in the desired signal array in this paper. To improve robustness, the weight vector is optimized to involve minimization of a constant modulus algorithm objective function with penalty for the worst-case signal steering vector. The theoretical analysis for our proposed algorithm in terms of SINR and convergence performance is presented in this paper. The proposed robust constrained CMA resolves the problem of interference capture, provides excellent robustness against the signal steering vector mismatches, and improves array output performance. Simulation results are presented to show the excellence of this technique and the main parameters of concern to evaluate the performance are analyzed.     

基于GA的数字单脉冲雷达相位误差的校正

为校正数字单脉冲雷达跟踪系统各通道存在的相位误差,针对传统遗传算法在对目标来波方位和相位误差进行估计时可能存在早熟等缺点,提出了将改进的遗传算法运用到估测阵列相位误差的方法中。在对相位误差估测同时对原导向矢量进行了修正,系统得到了更为准确的信号波达方向估计值和较好的跟踪效果。通过计算机仿真,验证了算法的可行性和准确性。     

基于综合法的火炮方向机齿轮传动误差分析

方向机对火炮射击精度影响很大,齿轮传动误差是方向机传动误差的主要来源。恰当的分析方法能提高方向机齿轮传动设计精度与效率。本文将齿轮传动误差分为静态误差与动态误差。结合理论分析,用概率分析法计算出静态误差;用有限元分析法计算出动态误差,最后得到总的传动误差。基于分析结果采样拟合出不同载荷下的误差曲线。将这种分析方法应用到火炮方向机齿轮传动误差分析中,得到了该火炮方向机齿轮传动在变载荷下的误差曲线。该分析方法为火炮方向机齿轮传动设计提供参考。为火炮其他部件的设计提供一种思路。