基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法

针对影响拖曳线列阵声纳系统目标检测性能的拖船自噪声与友邻舰艇辐射噪声这两种典型近场强干扰源,提出基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法。利用超波束技术形成强干扰方位区域的多波束,获取干扰波束的幅度谱。通过合适的谱减策略,将基元域的幅度谱减去干扰波束的幅度谱,得到干扰抵消后的基元域信号幅度谱,继而转换为基元域的频域信号。通过频域块自适应滤波算法完成目标方位估计。宽带仿真结果与海试表明,这种方法在强干噪比和低信噪比条件下比最小方差无失真响应和传统基元域干扰抵消方法在阵增益方面提高约10 dB,能够同时抵消拖船干扰和邻近目标强干扰,且有效降低了检测背景的起伏。     

深海环境下利用噪声抵消器和经验模态分解的拖船干扰抑制方法

针对深海环境下拖船自噪声在靠近端射和非端射方向产生的多途角扩展干扰影响拖曳声纳探测性能的问题,提出一种利用归一化最小均方误差(Normalized Least Mean Square, NLMS)噪声抵消器和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)的拖船干扰抑制方法。通过借鉴逆波束形成(Inverse Beamforming, IBF)的思想,对靠近端射方向的干扰波束进行相位补偿,重构出时域干扰信号,并将其作为自适应噪声抵消器的输入信号,基阵接收信号作为期望信号,利用NLMS方法调整滤波器的权值,进行初步干扰抑制。在此基础上通过EMD对噪声抵消器的输出结果进行分解得到多个本征模态(Intrinsic Mode Function, IMF)和残余分量,再利用匹配滤波方法筛选出用于重构拖船噪声的IMF,并在阵元域抵消完成干扰抑制,其中匹配模版为靠近端射方向频域干扰波束逆傅里叶变换得到的时域干扰信号。仿真数据和海试数据分析结果表明,与其他方法相比,所提方法能够大幅度抑制拖船自噪声产生的多途角扩展干扰,提升拖曳声纳在干扰盲区内对弱目标信号的检测能力。     

基于拖曳线列阵声纳的潜艇武器发射噪声监测仿真研究

为了轻便快捷地获取潜艇发射雷弹时的辐射噪声,基于潜艇"水放"操纵训练理论,设计了通过本艇进行回转机动利用艇载拖曳线列阵声纳测量的方案.基于试验的实际情况,根据潜艇拖曳阵模型,仿真生成了各水听器阵元与本艇的位置关系;根据噪声源理论模型分析产生雷弹发射模拟噪声,利用SαS分布模拟武器发射冲击噪声,仿真分析模拟噪声在海洋环境中的传播衰减,对阵元信号分别利用最小方差无畸变响应法(MVDR)、空间平滑MVDR以及适应子带的波束域多重信号分类(BMUSIC)算法进行信号处理,得到发射噪声的声源级、频谱结构和方位.仿真结果表明.试验设计方案在减少测量成本、简化试验保障条件的基础上,实现分离发射噪声和潜艇辐射噪声的目标,可以获取开展发射装置减振降噪研究的发射噪声数据.     

基于斜投影预处理的自适应波束形成方法

当存在主瓣干扰时,自适应天线方向图会出现旁瓣电平升高及主波束变形的严重问题。提出了基于特征空间斜投影预处理的自适应波束保形方法,将主瓣干扰子空间斜投影到旁瓣干扰和期望信号的合成子空间中,以消除主瓣干扰,然后对斜投影滤波后的协方差矩阵进行修正,并进行自适应波束形成,得到无畸变的自适应波束方向图。计算机仿真证明了,本方法可以对自适应方向图进行保形,在低快拍数情况下能够获得稳健的滤波输出。     

时空综合被动定位在机动目标跟踪过程中的应用

针对传统的纯方位目标运动分析需要本艇机动的缺点,将时空综合被动定位方法（STI）应用在目标运动分析领域,并将其推广在机动目标的定位跟踪过程中,仿真计算表明,利用STI方法能够对机动目标进行有效的定位跟踪,且无需本艇机动。     

基于移动干扰站的合成孔径雷达干扰研究

为解决军事目标移动时需要随行掩护的问题,提出了合成孔径雷达(SAR)系统基于移动式干扰车(站)的干扰方法,即随行干扰技术。干扰车与目标同时移动,使得干扰车与目标同处于SAR照射区域,更加有效地实现对动目标的欺骗干扰。论述了干扰原理、干扰效果,仿真得到了比静止干扰站更加清晰的干扰图像,并且只需要较小的干扰功率。分析了平台运动对干扰效果影响。     

自适应干扰抵消技术在PD引信中的应用

回波信噪比决定了引信在干扰/噪声环境下对目标的检测能力,提高信噪比是引信设计的关键内容.本文利用自适应滤波双通道干扰抵消算法,以背景通道接收到的杂波信号为参考,对主通道进行降噪处理.仿真及试验结果表明,该方法可使信噪比提高约14 dB.     

自适应干扰抵消系统正交矢量模型及数字实现

自适应干扰抵消系统正交矢量模型,将发射机信号取样作为参考信号并正交分解得到两路相位相差90°的信号.分别加权控制该信号,将正交合成结果与实际天线接收信号比较,其误差经两路模拟相关器得到最佳权值,控制该两路信号增益,形成闭合环路,达到自适应干扰抵消.该模型的数字实现方案,采用高速数字信号处理器、A/D和D/A转换器,在5～10MHz频段模拟仿真完成.     

基于多波束系统的波束域方位估计方法研究

文中提出了一种基于多波束系统的波束域方位估计（DOA）方法,此方法在自导多波束系统基础上结合波束域高分辨算法,首先利用多波束系统对目标方位进行粗估,然后在此基础上用波束域高分辨方法进行细估.此方法不仅可以提高原系统的方位估计精度,使其具有多目标高分辨定位能力,而且其计算量小于阵元域高分辨算法和波束域的并行处理方法.计算机仿真和分析表明此方法具有应用前景.     

基于轮廓片段匹配和图搜索的红外目标识别方法

针对前视红外（FLIR）目标识别中复杂背景干扰和目标轮廓片段缺失的问题,提出了一种 基于轮廓片段匹配和图搜索的目标识别方法。提取基准图和实时图的轮廓特征并进行分段,利用片段的方位和朝向特征进行匹配并构建匹配图;在基准图轮廓片段间的空间关系约束下,利用图搜索策略遍历匹配图得到候选目标轮廓片段组合;结合全局相似性度量实现目标的匹配识别。仿真实验结果表明,该方法对复杂背景干扰和轮廓片段缺失的情况具有较好的适应性和鲁棒性。     

基于二阶锥规划的同时多频率/多波束干扰优化设计

针对现有宽带波束形成算法效率低,难以满足多频率、多方向的同时多频率/多波束干扰形成设计需求等缺点,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的同时多频率/多波束干扰形成方法。给出了在不同范数准则条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述;以L₂范数准则为例,将干扰多波束设计问题的解析形式转化为相应的SOCP形式;利用现有的原-对偶内点算法工具箱SeDuMi或者CVX进行快速求解。仿真结果表明,该方法可以较好地解决相应约束条件下的多频率/多方向雷达目标同时干扰优化设计问题。     

近场MVDR聚焦波束形成被动定位方法

该文系统地研究了最小方差信号无畸变响应（MVDR）聚焦波束形成方法的定位性能,特别是对该方法定位性能受某个参数的影响情况进行了较详细的研究。首先分析了近场情况下线列阵接收信号的模型,然后分别推导了常规聚焦波束形成和MVDR聚焦波束形成的定位原理。仿真比较了这两种定位方法的定位性能,以及MVDR聚焦波束形成被动定位方法在不同的阵元间距和不同的目标距离情况下的定位性能。仿真结果表明,与常规聚焦波束形成相比,MVDR近场聚焦波束形成在提高分辨率的同时,减小了＂混叠＂影响,具有更为平滑的背景和更低的旁瓣级,同时认为,为了得到比较好的定位效果,目标应处于相对于＂近场＂的位置,从而为目标精确定位提供依据。     

基于多普勒信息的盲波束形成方法在声呐信号处理中的应用研究

本文针对水声环境和水声信号的特点，提出了一种可用于任意阵形的自适应神经网络盲波束形成方法。该方法在未知基阵响应向量的情况下，利用水声信号多普勒频率信息，估计波束形成的权矢量，采用神经网络的方法实现盲波束形成，从而避免了矩阵的求逆运算，不但减小了运算量而且易于用硬件实现。此外该算法具有收敛速度快、鲁棒性强、估计精度高等优点。通过拖曳阵和体积阵的仿真实验，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

一种基于支持向量机的对角加载鲁棒波束形成方法

为了有效克服波达方向矢量失配,以及存在阵元扰动而导致的阵列流形向量失配对自适应波束形成器的影响,提出了一种基于支持向量机的对角加载鲁棒波束形成方法。该方法在分析线性约束最小方差波束形成器的基础上,研究了传统的对角加载算法对波束形成器鲁棒性的改善,将基于结构风险最小化原理的支持向量机算法应用于鲁棒波束形成。数值仿真实验表明:在无失配的理想情况和有失配的实际情况下,基于支持向量机的波束形成算法均可以提高波束形成的鲁棒性。     

圆阵宽带恒定束宽波束输出的比幅法测向仿真研究

基于圆阵恒定束宽波束输出的宽带比幅测向法,提出了针对圆阵接收宽带平面波信号的情况采用恒定束宽波束形成,然后对恒定束宽波束输出值解三元一次方程组,获得信号的入射方向估计值,并分别对频谱平坦的线性调频信号和具有特定频谱形状的模拟水下目标辐射噪声信号进行了多次仿真测向试验,且与基于常规宽带多波束系统输出的比幅方法进行了比较,结果表明,该文方法尤其在高信噪比条件下可明显改善由宽带信号通过常规宽带波束形成系统所产生的信号失真而引入的测向误差,其测向精度也优于分裂波束互谱密度法,计算机仿真验证了本文方法的有效性和实用性。     

矢量阵改进常规波束形成

针对常规Bartlett波束形成无法充分发挥矢量阵抗干扰性能的问题,提出基于声压振速联合处理的矢量阵改进Bartlett波束形成方法.推导了该波束形成器的解析表达式,给出其方位谱计算方法,定义了左右舷模糊抑制增益用于分析两种方法单边指向性能.声压振速联合处理能够更好地抑制噪声使得改进方法旁瓣更低、左右舷模糊抑制性能更好...     

一种正交投影自适应波束形成快速算法

正交投影自适应波束形成算法性能优良，但需要进行矩阵特征分解，运算量大．为了减小正交投影自适应波束形成算法的运算量，提出了一种正交投影自适应数字波束形成快速算法．该算法利用阵列协方差矩阵的一个子矩阵得到干扰子空间。无需特征分解，且无需估计整个协方差矩阵，而只需估计该子矩阵，因而易于工程实现．当阵元数相对干扰数较大时，该算法性能与正交投影算法相差不大，但运算量要小得多．理论分析和计算机仿真结果表明。此方法是有效的．     

基于矢量最优化的稳健波束形成方法

当阵列导向矢量存在误差或接收信号采样样本数较少时,标准Capon波束形成（SCB）的性能会严重退化。现有的提高稳健性的算法大都是针对导向矢量误差而提出的,很少考虑有限采样效应条件下的稳健性问题。针对以上原因,从导向矢量误差和有限采样效应两个角度出发,引入矢量最优化概念,提出了基于矢量最优化的稳健波束形成(VORB)方法,进而提高SCB算法的稳健性,并通过二阶锥(SOC)规划理论对其进行求解。文中还进一步推导了自适应权矢量的近似解析表达式,揭示了影响最优权矢量的各主要因素之间的关系,同时证明了该算法广义上属于对角加载类方法。通过理论分析和计算机仿真研究,表明了VORB方法对自适应波束形成算法的稳健性有明显的改善：在不同快拍数、信噪比(SNR)和导向矢量不确定度条件下,VORB方法的输出信干噪比(SINR)均较其他算法提高约5 dB;在典型工况条件下,VORB具有更尖锐的谱峰,更低的旁瓣级（低至-15 dB以下）。外场试验数据处理结果表明,将VORB应用于实际工程进行空间谱估计,能够得到准确而稳健的高分辨方位估计结果。     

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性,对各噪声源进行量化排序,本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算,实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。     

一种新的频域自适应波束形成算法

在分析传统自适应波束形成的基础上，提出了一种新的频域自适应波束形成算法。该波束形成算法先对输入信号进行FFT，然后在空间频域上带通滤波，最后.通过LMS(最小均方）算法实现自适应波束形成。FFT变换后信号自相关下降，LMS算法收敛速度提高；空间频域上帯通滤波可以消除带外的干扰信号，实现容易；带通滤波后的信号维数大大下降，LMS算法计算量和存储量大大降低，收敛速度进ー步提高。理论分析和仿真结果表明了该算法收敛速度很快、性能较好，且计算量和存储量较少，易于实时实现。