基于最小方差无畸变波束形成器的检测前跟踪

针对常规纯方位目标运动分析的检测前跟踪算法中,估计功率方位图的常规波束形成器分辨率低、图像质量差,提出了基于最小方差无畸变波束形成器来估计功率方位图的检测前跟踪方法。该方法采用分辨率高、干扰抑制能力强的最小方差无畸变波束形成器(MVDR)形成功率方位图(PBM),由此对各种可行路径进行时间非相干积分,在低信噪比下完成运动目标的检测和运动参数估计。湖试采集数据分析结果表明:与基于常规波束形成的检测前跟踪方法相比,该方法形成的PBM图像分辨率和旁瓣抑制能力更高,可极大减小后续可选路径的计算量。     

一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法

针对声矢量阵最小方差无畸变（AVAMVDR）算法,综合考虑角度分辨与单边指向特性,提出一种改进的AVAMVDR（IAVAMVDR）方位估计算法。从空间功率与子空间分解两方面分析了传统AVAMVDR算法特性;利用解析振速与声压-振速抑制各向同性噪声能力,介绍两种协方差矩阵构造方法,并在此基础上实现目标方位估计。理论分析表明, IAVAMVDR算法有效减小了信号子空间影响,使得主瓣更窄、旁瓣更低,并具有一定的抗左右舷模糊能力;仿真与实测数据均证明了该算法的有效性。     

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。     

一种基于线性约束最小方差准则的引信天线波束形成算法研究及仿真

针对如何提高防空导弹在高速弹目交会条件下的引战配合效率,根据软件无线电引信天线波束形成的特点和要求,研究了一种基于线性约束最小方差准则的引信天线波束自适应控制算法.这种算法的核心是保证天线主波束倾角不变的条件下,使阵列输出功率最小.MATLAB的仿真结果表明该算法能满足引信天线对主波束倾角准确度的要求,同时副瓣电平也相对较低,能有效地阻止干扰信号从天线副瓣进入引信接收机.最后,在美国TI公司生产的高速数字信号处理器(DSP)TMS320C6416 TEB上对该算法的运算实时性进行了测试,测试结果也表明该算法的运算时间可以满足引信天线波束形成对实时性的要求.     

基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法

为降低常规波束形成输出旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,依据波束形成指向性函数在目标波达方向上输出值为1、在非目标方向上输出值为小于1的特性,提出一种基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法。对水平直线阵接收数据进行分组处理;按搜索角度对各组数据进行相移预处理,并对各组数据相移预处理结果进行组合,得到一组新数据;对该组新数据进行相移、求和,可得到该搜索角度对应波束值。理论推导分析和仿真实验结果均表明：相比常规波束形成方法,新方法对水平直线阵接收数据进行分组组合处理,波束形成指向性函数发生了变化,旁瓣级得到13 dB以上的改善,信噪比提高1.7 dB,有效降低了旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,并消除了搜索角度与波达方向不一致时的波束域数据相位不一致性;新方法在没有进行Chebyshev滤波和其他约束优化情况下,只通过相移预处理就能够优化波束形成指向性函数。     

基于非线性频偏的频控阵点状波束形成

针对频控阵波束图存在角度距离耦合的问题,提出了基于非线性频偏的频控阵点状波束形成方法。该方法通过在各阵元间分别引入呈log函数分布、sin函数分布、平方分布和倒数分布4种非线性频偏实现。仿真结果表明,4种方案均能在目标位置处形成点状波束,消除了波束图距离与角度之间的耦合。采用单阵元发射多频信号方法解决非线性频偏引入带来的旁瓣增益高的问题,该方法改善了波束形状,有效降低了旁瓣增益。     

基于无偏最小方差估计算法的分布式CFAR检测

为了提高分布式CFAR检测的性能,文中研究采用无偏最小方差估计（UMVE）CFAR作为局部检测器的分布式CFAR系统。文中推导出采用＂与＂融合和＂或＂融合准则时分布式UMVE-CFAR的目标函数和参数优化方程。并将其与CA,OS等经典分布式CFAR检测进行了性能比较,结果表明,分布式UMVE在均匀背景和多目标环境下具有比分布式OS更好的性能,在杂波边缘环境中的性能则稍逊于分布式OS-CFAR。     

双层圆阵的自适应零点波束形成

离散圆阵是水声工程中的主要阵形之一,研究这一阵列形式下的阵列布放结构与波束形成方法具有重要意义。本文在分析均匀圆阵波束图的基础上,提出了采用双层圆阵来解决均匀圆阵波束图副瓣电平较高等问题,并将双层圆阵应用于自适应零点波束形成。首次将2种稳健的自适应零点波束形成算法即基于特征空间的自适应波束形成算法（ESB）以及能抑制相干干扰的多约束最小方差波束形成算法（MCMVB）在双层圆阵上实现,得到了较深的零陷。仿真结果表明,与均匀圆阵相比,双层圆阵的波束图有较低的副瓣电平,而且能够形成较深的自适应零点。     

基于均匀圆阵的步进频率信号发射波束形成

步进频率信号作为一种宽带信号,可以在降低信号处理瞬时带宽的条件下实现高距离分辨力,是一种很受关注的信号形式.文中分析了这种信号在均匀圆阵的宽角发射时波束方向的偏移情况,并提出了一种基于直接数字频率合成(DDS)的波束形成方法,仿真结果证明该方法是有效的.     

多输入多输出天波超视距雷达多模杂波抑制的改进最小方差无失真响应算法研究

多输入多输出天波超视距雷达(MIMO-OTHR)通常利用最小方差无失真响应(MVDR)波束形成来抑制接收回波中的电离层多模杂波对目标探测的影响。由于MIMO-OTHR的全向性发射、杂波噪声协方差矩阵估计不准确以及有限相干积累时间内训练样本数过少,使传统MVDR输出信杂噪比(SCNR)较低。对MIMO-OTHR中的MVDR算法进行改进,以改善其多模杂波的抑制能力。利用2阶锥规划进行发射波束域预处理,将发射能量集中到主模式角度;在阵列接收端进行阵列平滑,抑制主模期望信号,提高杂波噪声协方差矩阵估计精度;利用MVDR波束形成双迭代算法,降低对计算量与训练样本数的需求。仿真结果表明：改进MVDR算法可有效抑制多模杂波;以较少训练样本及较小计算量,可以获取更高的输出SCNR.     

一种低旁瓣的子阵级数字波束形成方法

大型相控阵天线有成百上千个阵元,子阵级的自适应波束形成技术能在保证良好的处理性能下有效地降低运算量。相控阵天线除了要自适应抑制强干扰源之外,还要求在强杂波背景下具有低或超低副瓣电平。采用归一化的数字波束形成方法来降低子阵的旁瓣电平。仿真结果表明,该方法能保持良好的阵列方向图,有效地抑制干扰并降低旁瓣电平。     

基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成

针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,使阵列波束图在主瓣区域内波束图近似保持频率不变特性,然后采用参考频率上幅度响应约束的优化方法来确定最优权值。仿真结果表明:与基于最差情况性能最优的稳健方法相比,该方法复杂度低,能灵活控制稳健的方位区域宽度和幅度响应抖动值,且不仅能有效地控制波束主瓣区域内信号的畸变,还改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值。     

基于数据预处理的解相关波束赋形方法

在智能天线波束赋形技术中，当存在相关干扰时，一般的波束赋形算法不能有效地抑制相关干扰，引起期望信号相消的现象。提出了一种先在数据域实施数据预处理，再进行波束赋形的解相关的波束赋形方法，该方法在抑制相关干扰的同时，能在期望方向形成最大波束。并使用Matlab仿真对所提出方法的有效性进行了验证。     

改进型圆面阵的快速波束形成算法设计

为降低基于圆面阵的三维成像声纳波束形成算法的运算量,提出改进圆面阵布阵阵型设计及优化波束方位的方法。改进型圆面阵由多条通过圆心的线阵组成,其波束形成等效于所有线阵波束形成结果的叠加;通过对波束方位进行优化,使得每一条线阵的波束形成过程等效为等长度的一维快速傅里叶变换运算。仿真结果表明,改进型圆面阵的波束形成运算量较直接计算显著降低。运用改进型圆面阵可显著降低三维成像声纳信号处理系统的复杂度,提高了声纳的综合性能。     

基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成

针对存在导向矢量失配和快拍数不足时,声矢量阵标准Capon波束形成器性能急剧下降的问题,提出了一种基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成算法。鉴于声矢量阵声压通道和振速通道的导向矢量误差来源不同,分别为声矢量阵声压通道和振速通道设计了广义旁瓣对消器;利用最差性能最优化的思想,将声矢量阵标准Capon波束形成器转化为稳健最小二乘估计问题;利用二阶锥规划求解。仿真分析表明,该算法在抗导向矢量失配、快拍数不足、阵元姿态误差方面均有良好的性能。     

基于线性最小方差和递归最小二乘的融合算法

针对目前水下目标定位的数据融合算法定位误差较大,精度缺乏良好性能的情况,提出一种应用于水下分布式探测考虑节点可信度的基于线性最小方差估计(LMSE)和递归最小二乘(RLS)的自适应融合算法。该算法采用两级自适应调整得到最优加权因子,首先利用线性最小方差估计(LMSE)算法得到权系数的初始值,然后利用训练节点和递归最小二乘(RLS)算法自适应地调整达到最优。对水下静态和运动目标定位进行的仿真表明,相比单传感器定位,提出的融合算法的定位精度有约1～2个数量级的提高。     

非最小相位系统的最小方差自适应控制

目标函数修正法可设计含有不稳定零点的非最小相位最小方差系统控制器,设定被控对象某时刻输入、输出、零均值、方差、平移算子,可建立其输入输出模型.定义目标函数、输出误差,若控制输入是不稳定和非收敛的,通过修正目标函数,解误差方程得出极小控制律.仿真表明修正目标函数后的最小方差控制具有较好的跟随性.     

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。     

均匀圆阵二维波束形成的性能分析

为了获得更高的武器性能,飞机、导弹和卫星等各种先进的飞行器所携载的雷达用相控阵雷达形成"共形阵列天线"已成为发展趋势。文中对导引头天线新的发展方向作了简要的探讨,分析了一种可以应用于导引头的共形相控阵天线———均匀圆阵的二维(方位和俯仰)波束形成特性,通过仿真分析了相对半径与阵元数对方向图的影响、均匀圆阵的扫描范围以及波束宽度随扫描角变化的情况,并指出了均匀圆阵在波束形成中存在的一些问题。