稳健的全阵波束形成方法

由于相干干扰和角度估计误差影响波束形成性能,对此提出一种稳健的波束形成方法。采用加权空间平滑算法去除相干性;对期望信号施加约束,保证一定角度估计误差范围内算法的稳健性;进行全阵波束形成变换,避免阵列孔径损失。仿真结果表明,在相干干扰环境中,该算法的方向图在期望信号方向有明显主瓣,有利于接收期望信号;在一定的角度估计误差范围内,该算法可保持比较高的且比较平坦的输出信干噪比;随着输入信噪比的增加,输出信干噪比几乎线性增大。     

子阵级LCMV循环优化自适应波束形成算法研究

在传统LCMV波束形成器以及子阵空间部分自适应阵的基础上,提出了一种新颖的降维方法。首先将大规模阵列按照子阵划分的某种规则划分为若干组子阵列,每一组子阵列使用相同的权值。在权值优化过程中,每一次只更新权向量的一部分,通过多次迭代更新使系统搜索得到最优权值,避免了全维相关矩阵的求逆运算。实验结果表明,与传统方法相比,该方法在大规模阵列波束形成时能够获得更高的信干噪比,并减小了求逆矩阵的维数,在一定程度上降低了计算复杂度及硬件成本。     

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。     

基于子空间跟踪的递推稳健自适应波束形成*

为了解决实时系统应用中,通用秩信号模型的稳健自适应波束形成算法受计算复杂度高的限制这一问题,基于子空间跟踪理论,运用梯度下降法提出了一种递推稳健自适应波束形成算法,有效降低了计算量,提高了系统性能,改善了阵列输出的信干噪比。仿真结果表明,该算法具有快速收敛性与优越的稳健性。     

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。     

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。     

二维面阵子阵划分及PADBF算法研究

在雷达系统抗干扰优化问题的研究中,自适应数字滤波为主要手段。应用二维面阵子阵划分方法与部分自适应数字波束形成算法中,子阵划分是部分自适应数字波束形成技术为基础。针对二维面阵子阵划分,对降低子阵划分工程实现复杂度大,提出了等功率噪声法与遗传算法(GA)相结合的子阵划分方法,可使同一子阵单元紧密相邻同时避免栅瓣出现。为改善子阵级部分自适应数字波束形成波束旁瓣电平,采用归一法的部分自适应数字波束形成算法,可有效地对干扰进行抑制,显著改善波束旁瓣电平。通过建立二维面阵信号模型,对所提方法进行了计算机仿真,仿真结果证明了所提方法的有效性,可为雷达系统性能优化提供了依据。     

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。     

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。     

一种基于酉变换的修正ESB波束形成算法仿真

为了减小基于特征空间（ESB）自适应波束形成算法的运算量并提高小快拍数条件下的自适应波束形成性能,该文提出了一种基于酉变换的修正ESB自适应波束形成算法。该算法利用酉变换将复协方差矩阵转换为实矩阵,然后对其求逆和特征分解进行自适应波束形成,因此其运算量比ESB自适应波束形成算法小得多。由于计算变换后的矩阵的过程具有前后向平均的效果,相当于快拍数加倍,从而可提高小快拍数时波束形成的性能,增大输出信干噪比。算法在智能天线中的仿真结果表明,该算法具有比ESB算法更优的性能。     

基于均匀设计的并行变异遗传算法

针对标准遗传算法易陷入局部最优和局部搜索能力差的缺陷,提出一种基于完全均匀设计的并行变异遗传算法(U D-PMGA)。首先用完全均匀设计方法获得多样性良好的初始种群,之后提出两种改进的锦标赛选择机制,一种改进方法取适应度较高的50%个体覆盖整个群体,另一种改进是用适应度较高且各自不同的50%个体覆盖整个群体。把适应度相近且空间距离较远的两个个体作为交叉对象以提高交叉操作的搜索效率。最后用自适应变异比例和自适应变异步长相结合的并行变异搜索策略提高算法的收敛速度和搜索精度。通过测试函数仿真,并与其它算法比较,验证了UD-PMGA算法的有效性与先进性。     

民航卫星导航干扰信号多径抑制算法仿真

针对日益严重的卫星信号多径干扰问题,提出一种有效的民航卫星导航干扰信号多径抑制算法,在多径干扰卫星信号数据模型基础上,通过空间平滑技术采用损失天线阵列孔径方法实现多径卫星信号的解相干处理,得到不同阵列子阵数据协方差矩阵;再采用豪斯霍尔德变换的广义旁瓣相消技术,根据广义旁瓣相消器输出的多径和噪声功率以及不同阵列子阵数据协方差矩阵,计算直达信号最佳权重矢量,采用低复杂度自适应度算法迭代计算最佳权重矢量,获取最终旁瓣相消器多径抑制后的直达卫星信号,实现民航卫星导航干扰信号的多径抑制。仿真结果表明,所提算法在任意载噪比环境下的码相位跟踪误差均较小,对民航卫星导航干扰信号的多径抑制性能较强;且算法多径抑制耗时短、民航卫星导航的定位精度高。     

智能音箱中的一种快速回声消除算法

考虑到智能音箱中多采用麦克风阵列作为拾音装置,而单通道自适应滤波技术对声学回声消除具有失真性和复杂性,提出一种麦克风阵列快速回声消除算法。该算法首先用自适应滤波技术估计第一通道回声,然后估计阵列间的相对回声传递函数,把两者相乘得到其他通道回声;其次,把估计出的回声和噪声当作广义旁瓣抵消器（GSC）波束形成下支路的噪声参考信号,利用GSC波束形成算法去除回声和噪声。仿真结果表明,在中度混响、远距离、低回噪比且用音乐作为回声环境时,该算法具有良好的回声消除与噪声抑制性能,不仅运算量小,而且使目标语音信号具有较高的信源失真率和可懂度。     

相位激励赋形多波束形成算法分析及仿真实现

数字波束形成是天线技术与数字信号处理技术结合的产物,是智能天线实现空分多址的关键技术.采用相位激励赋形多波束形成技术,给出了智能天线数字多波束形成的优化算法,利用该算法对均匀圆环阵天线各单元权值进行计算,仿真实现了均匀圆环阵天线多波束方向图,在不同方向上同时得到了多个波束.该算法计算复杂度低,空间隔离度好.阵元呈圆环状分布,具有全向搜索特性,克服了直线阵搜索的缺点.该方法还可用于任意单元构成的不均匀阵列天线,以及波束展宽和扇形波束的形成.     

混合MIMO相控阵雷达的交错稀疏阵列设计

针对常规的发射子阵分割会使混合MIMO相控阵雷达的孔径减小和馈电网络复杂度增加的问题,提出一种交错稀疏的发射子阵分割方法,通过寻求最大输出信干噪比的方式获得最佳的阵列结构.首先构建交错稀疏结构下的混合MIMO相控阵雷达模型,运用序列凸近似方法将非凸的目标函数转化为凸函数;然后通过凸优化分别求解出一维和二维混合MIMO相控阵雷达在阵元数目固定和阵元数目作为变量的情况下的最佳阵列结构;最后,通过仿真表明所提出方法不仅可以获得较大的信干噪比和较低的旁瓣电平值,且较常规的子阵分割方式能获得更高的波达方向估计精度.     

基于自适应ACO的多约束QoS路由研究

为了解决无线传感器网络QoS（Quality of Service,QoS）路由在寻找最优路径时要满足时延、抖动、能量等多个约束条件的问题,提出一种新的自适应蚁群优化算法,该算法有两方面的自适应策略。将信息素挥发因子[ρ]设置为动态自适应,在自适应因子[μ]作用下动态变化,增强算法的寻优能力,避免算法陷入局部最优;以多约束为条件建立加权的适应度函数,通过适应度函数值与自适应因子[μ]共同影响路径上的信息素更新,增强算法的收敛速度。通过仿真实验表明,该算法在满足多约束条件方面具有良好的效果。