基于约束最小二乘的稳健发射波束零点控制方法

针对阵列误差下传统的发射波束零点控制算法性能下降,波束主瓣产生畸变以及零点方向不能正确地指向期望方向的问题,提出一种基于约束最小二乘的稳健发射波束零点产生方法。该方法在阵列误差已知的情况下,首先基于约束的最小二乘算法求解理想阵列条件下宽零点约束的最优权值矢量,然后根据阵列误差矩阵进行权值修正,在阵列误差值未知时首先求解无零点约束的常规稳健最优权值矢量,利用二阶锥规划模型求解,然后通过约束的最小二乘误差逼近求解宽零点约束的最优权值矢量。数值仿真结果表明,所提方法能够解决阵列误差下宽零点约束发射波束形成的稳健性问题。     

发射DBF预置零点波束控制技术

在介绍均匀线阵发射数字波束形成技术的基础上,对预置零点的控制问题进行了研究,将发射波束的零点控制描述为一个约束优化问题,并利用Lagrange乘子法得到了发射波束的最优权值.仿真结果表明,文中给出的方法对预置零点的发射波束控制是非常有效的.     

基于投影对消处理技术的稳健自适应波束形成

针对传统自适应波束形成算法中目标波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计不准确引起的波束形成性能下降问题,提出了一种采用投影对消矩阵的稳健自适应波束形成算法.首先,寻找与估计波达方向有最大相关性的特征矢量作为目标信号特征矢量,然后构建对消矩阵消除协方差矩阵中的信号分量,最后通过增加零点约束实现干扰抑制.与传统对角加载类稳健波束形成算法相比,所提算法不受对角加载因子的影响,且在信干噪比较大时仍然具有良好的抗干扰性能.仿真对比实验验证了所提算法的有效性.     

MIMO雷达双边约束自适应波束形成

提出基于虚拟阵列的MIMO雷达双边约束自适应波束形成算法.该算法将联合线性约束条件分解成两个线性约束条件的Kronecker积,分别计算接收和发射阵列的两组低维权值,并且从收、发阵列方向导向矢量间的映射关系出发,导出发射阵列权值的计算公式.与仅利用接收阵列的自适应波束形成算法相比,该算法在强干扰处的零值深度更深、角度分辨率更高;与联合约束自适应波束形成算法相比,计算的复杂度大大降低.仿真试验验证了算法的有效性.     

基于导向矢量估计的鲁棒自适应波束形成算法

针对在导向矢量存在误差情况下自适应波束形成算法性能严重下降的问题,提出一种基于导向矢量估计的鲁棒自适应波束形成(Steering Vector Estimation Based Robust Adaptive Beamforming,SVE-RAB)算法.算法用导向矢量不确定范围估计真实导向矢量,利用范数约束通过二阶锥规划技术提高波束形成的鲁棒性.算法可在导向矢量存在误差的情况下,对期望信号保持最大增益并有效抑制干扰,且有效提高了波束形成输出的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR).仿真结果验证了算法的有效性和优越性.     

基于响应矢量优化的共形阵列稳健波束形成方法

针对共形阵列天线自适应波束形成中存在的主瓣保形困难、旁瓣电平高等问题,该文提出基于波束响应矢量优化的自适应波束形成方法。在主瓣波束保形约束条件下,通过自适应地调整波束响应矢量,求得最优的响应矢量,进而求得准最优自适应权。该方法将非凸的二次约束二阶优化问题转化到高维空间进行求解,并通过半正定松弛(SDR)转化为凸优化问题,高效求得准最优解。该方法不仅保持了期望的主瓣响应,同时克服了传统线性约束最小方差(LCMV)自适应波束形成方法旁瓣高的缺点,并且对阵列构型具有稳健性。仿真实验验证了该方法的有效性。     

迭代对角加载采样矩阵求逆鲁棒自适应波束形成

为有效克服导向矢量大失配误差对自适应波束形成器的影响,该文提出了一种迭代对角加载采样矩阵求逆鲁棒自适应波束形成算法。该算法对传统对角加载算法进行了迭代运算,基于Capon波束形成器的最优权矢量与假定导向矢量的基本关系,将每一步得到的权矢量,对应反解出一个比导向矢量假定值更为准确的导向矢量,并替代假定值,最终逼近真实的期望信号导向矢量。提出的方法在迭代过程中只需一步递推,无需对导向矢量建立不确定集,避免了在每步迭代中运用拉格朗日数值法或凸优化法,且明显提高了波束形成器的输出信干噪比。仿真结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于自适应变换矩阵的数字波束形成方法

与全自适应数字波束形成(ADBF)算法相比,运算量较小的部分ADBF算法性能存在一定程度的下降.为此文中研究了一种基于自适应变换矩阵的数字波束形成方法(T-ADBF).该方法利用对干扰形成的零陷信息,采用零点预处理算法自适应获得新变换矩阵,以形成新的波束指向.性能分析与仿真结果表明,该方法可在运算量少量增加的条件下,不损失系统自由度,接近ADBF算法的性能,具有显著的优越性.     

FDA-MIMO雷达非自适应波束形成抗主瓣欺骗式干扰研究

频率分集阵（frequency diverse array, FDA）雷达通过在发射阵元间引入微小的频率步进量,具有额外的距离维可控自由度。通过结合多输入多输出(multiple-input and multiple-output,MIMO)技术,可在接收端分离发射波形,并获得距离角度耦合的发射导向矢量,增加了信号处理的灵活性。本文针对主瓣欺骗式干扰抑制问题,在FDA-MIMO 雷达体制中提出了一种基于非自适应波束形成的抗干扰方法,通过选择合适的频率步进量,使欺骗式假目标位于波束形成方向图的零点,从而实现对其的抑制。仿真实验验证了所提方法的有效性。      

迭代子空间跟踪和结构约束的自适应波束形成算法

自适应波束形成(adaptive beam-forming:ABF)方法通过对阵列数据进行加权处理来获得最大的输出信干噪比,对采样协方差矩阵依赖性较大.在小快拍和通道随机响应误差条件下,采样协方差矩阵的估计值与真实值通常存在较大差异,严重恶化了基于线性约束最小均方误差准则的自适应波束形成方法的干扰抑制性能.针对该问题,本文基于子空间投影类波束形成方法的思想,提出采用迭代子空间跟踪和结构约束的自适应波束形成方法.该方法首先利用clearing技术在训练样本集上依次跟踪主特征矢量并构成信号子空间;然后根据子空间投影类波束形成权矢量的结构特性计算自适应加权矢量.仿真结果表明本文方法能有效提高自适应波束算法的输出信干噪比.     

Adaptive beam forming for time-variant channels with a multi-beam antenna

A multi-beam adaptive antenna is investigated by considering the adaptive beam forming performance for time-variant channels on the focus of mobile to base station or reverse link. This antenna is constructed by Fresnel zone phase-correcting plane （FZP） focusing element and uniformly spaced feeds array. An estimator for the beamforming weight vector in the presence of angle spreads is derived using a code filtering approach. Owing to the time-varying nature of the channels, a recursive method for computing and tracking the above optimal weight vector solution that is easy to implement is applied. The effects of angle spread, maximum Doppler frequency, and forgetting factor are studied. Simulation results showed that this type of adaptive antenna is capable of performing adaptive beam forming for time-variant channels effectively.     

一种线性约束连续自适应方向图控制方法

针对任意阵列天线的自适应空域滤波和低副瓣控制的问题,提出了一种连续自适应方向图控制方法。该方法通过采用线性约束最小方差准则的方向图综合算法( LCMV-PS)产生具有低副瓣特性的静态权矢量,利用该权矢量构造出新的约束条件,进行线性约束最小均方误差( LMS )自适应波束形成。该方法避免了常规的线性约束最小方差( LCMV)算法的矩阵求逆运算,计算复杂度低。对几种天线阵形的计算机仿真结果表明该方法收敛速度快,稳态性能良好。     

基于脉动阵的自适应波束形成算法仿真

为了满足自适应波束形成技术对实时性的要求,将脉动阵应用于波束形成算法中,以实现自适应权向量的实时获取.通过对QR分解采样矩阵求逆算法、混合型QR分解采样矩阵求逆算法和逆QR分解采样矩阵求逆算法的理论分析,利用脉动阵,对输入数据矩阵进行QR分解,得到旋转因子,实现自适应权向量的实时更新.针对三种算法各自的脉动阵进行仿真,结果表明,基于脉动阵的自适应波束形成算法实现了权向量的高速获取,并为后续的工程实践提供了理论依据.     

极化域-空域联合的APES波束形成

为了进一步提高极化敏感阵列的滤波性能、得到更为稳定的波束图,将常规的幅度相位估计算法扩展到极化域-空域联合的自适应波束形成中,提出了一种新的波束形成算法SPAPES(Spatial-Polarization Amplitude and Phase Estimation)。首先,给出了算法的信号模型。然后,对所提出算法的滤波原理作了理论推导,得到了最优权向量的表达式。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号功率、低采样快拍数的情况下,所提算法都可以很好地在空间-极化联合域中抑制干扰,同时该算法还具有对相干信号的解相干能力。     

基于SMI—LMS的自适应旁瓣干扰抑制算法研究

提出基于SMI—LMS的自适应旁瓣干扰抑制算法,即利用采样矩阵求逆（SMI）算法计算初始权值,并以此作为LMS算法的初值。通过比较分析LS-LMS和SMI—LMS的方向图增益和运算量,并运用对角加载技术对SMI-LMS算法作出改进,验证了SMI-LMS算法的优势。仿真实验表明,SMI-LMS算法具有快的收敛速度和低的算法复杂度,在低快拍下有着好的性能。     

用于双卫星导航系统用户接收机抗干扰的自适应 干扰正交约束下的最佳信号增强算法

本文提出了一种适用于双星用户机的自适应干扰正交约束下的最佳信号增强算法,该算法将干扰抑制和最佳双星信号接收问题,转化为确定干扰正交子空间和无干扰加权矢量,以及无干扰加权矢量向干扰正交子空间投影的问题.为使小口径的CRPA形成分别对准两颗卫星的波束,本文采用基于等信噪比最佳信号增强算法计算无干扰加权矢量;而为得到干扰正交子空间,本文引入MUSIC算法,通过分析样点数目和通道的不一致性对最小特征值的影响,给出了划分干扰子空间和干扰正交子空间的门限.所提算法干扰抑制比大,输出电平稳定,权矢量更新速度可达μs级,并能保证对两颗卫星一定的增益.     

智能天线自适应波束形成算法的研究

智能天线的自适应算法通过迭代运算获取用于波束形成的最优权值矢量时,是否具有较快的收敛速度和较小的稳态误差成为决定波束形成性能的主要因素。据此提出在传统的LMS算法中引入变步长和变换域的思想,采用改进的自：适应算法用于波束形成。MATLAB仿真结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较小的稳态误差,波束形成的性能更优。     

双基地MIMO雷达发射功率聚焦的角度估计算法研究

该文针对传统双基地MIMO雷达发射功率在空间发散的问题,提出一种双基地MIMO雷达发射功率聚焦方法。首先,建立了双基地MIMO雷达发射功率聚焦的优化模型,其优化准则为:在感兴趣空域内严格约束优化波束与期望波束的最大误差小于给定门限的前提下,最小化发射方向图的峰值旁瓣功率。同时,构造特殊发射端波束矩阵,不仅能使等效发射/接收导向矢量具有旋转不变性,并且简化了原优化模型,以便采用二阶锥规划理论进行快速求解;其次,利用改进平行因子算法对空间目标的收发角度进行估计,结合发射/接收导向矢量的旋转不变性对平行因子内部最小二乘算法的初始迭代点进行了改进,有效地减小了算法的迭代步数;再次,推导了双基地MIMO雷达发射功率聚焦下多目标角度估计的克拉美罗界(CRB),进一步说明了所提方法的优越性。最后,仿真验证了理论分析的有效性。     

基于FPGA的自适应天线阵复数LMS算法研究

自适应天线阵能够实时地调整天线方向,使天线的主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰方向从而抑制干扰信号,因而在军事和民用通信系统中都得到广泛的重视。主要给出了基于FPGA的自适应天线阵复数LMS算法的流程,并且对该算法的性能进行了分析,最后通过仿真表明该算法具有较强的抗干扰性能。