基于小波时间延迟估计的宽带信号波束形成算法研究

在阵列信号接收中,由于信号多径效应,阵列天线接收到不同时间延迟的期望信号,这使得高精度的波束形成技术成为信号处理中的一个难点。该文提出了一种考虑时延的波束形成算法。该算法首先通过小波算法对宽带接收信号进行接收信号时间延迟估计,将时延估计值与预存时延估计值进行误差比较,并对接近期望信号方向的空间多波束进行迭代优化,最后实现在空间中形成整体的自适应波束。仿真结果验证了改进算法的有效性。     

基于模拟蜜罐技术的互联网攻击特征提取与安全防御

针对传统被动网络防御技术存在的攻击识别准确率低、误判率高、特征提取效率低等问题,提出了基于虚拟蜜罐的攻击特征提取方法和防御策略.在本地服务器网络中布置多个蜜罐,形成具有完整拓扑结构的防御密网,以提高对攻击数据样本的捕获能力;对网络攻击序列的特征提取,采用字符串全局联配方法判断攻击数据的性质和类别;为了提高特征提取效率,基于层级式比对方法提升算法的效率.实验结果表明,针对不同的攻击类型,密网技术可以获得更稳定的特征匹配结果和更高的安全防御指标值.     

基于MUSIC算法的矢量水听器阵源方位估计

矢量水听器阵的每个阵元同时测量声场中的声压量和质点振速的3个正交分量,相对于声压水听器阵来说,矢量阵获取声场中更多的信息.利用矢量阵所获得的速度场的信息可去除目标方位估计中的180°模糊.多重信号分类(MUSIC)算法是通过对数据协方差矩阵进行本征分解获得信号空间谱估计的方法.本文采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计,以提高对源方位的估计精度.仿真结果表明,在SNR=10dB的条件下,相对于常规波束形成器输出,MUSIC空间谱的主波束宽度锐化了30°左右,旁瓣降低了16dB左右,利用MUSIC算法可提高对源的定向精度及对多目标的分辨能力.     

基于时频特征检测的网络入侵信号盲源分离算法

网络入侵信号是一种非平稳随机信号,传统的检测算法难以有效提取信号的冲激响应特征,盲分离性能不好,故提出了一种基于时频分析和干扰滤波匹配的网络入侵信号盲源分离算法.采用时频特征检测方法进行信号的盲源分离处理,构建网络入侵信号时频分析处理模型,使用WVD时频分布结合Hough变换进行时频分析,设计盲分离滤波器实现对入侵信号的检测滤波,提取三阶统计量、四阶统计量及高阶谱作为信号的时频特征,估计信号的瞬时频率,得到入侵信号的盲源参数估计结果,基于时频特征检测实现对信号的盲源分离改进.仿真结果表明,采用该算法进行网络入侵信号的盲源分离和检测,准确检测概率较高,实现了对入侵信号的盲源分离和准确拦截.     

基于压缩感知的FDA-MIMO雷达波束形成算法

为保证FDA-MIMO雷达具有较高的距离维分辨率,充分利用信号在空间的稀疏特性,提出了基于压缩感知的FDA-MIMO雷达自适应波束形成算法.该算法只需对少量阵元接收通道的信号在角度-距离二维上进行压缩采样,就可以精确地恢复出满阵接收的原始信号,然后再进行自适应波束形成对主瓣干扰进行抑制.仿真结果表明,与稀疏阵相比,该算法不仅形成了高角度和高距离分辨率的点状单峰值波束,提高了目标回波能量,去除了栅瓣,并且干扰零陷更深,主瓣干扰抑制性能更好.     

无人机导航信号的增强及干扰抑制技术

自适应波束形成技术的多天线卫星导航接收机易受高动态干扰影响,导致导航信号接收性能下降,无法为无人机提供可靠的位置信息.提出一种基于最小离差准则的稳健波束形成设计方法,最小离差准则波束形成通过联合信号的各阶统计特征实现对导航信号的接收增强,同时结合最小干扰功率准则展宽波束零陷抑制高动态干扰.稳健最小离差波束形成设计方法可通过求解带有二次约束的优化问题实现.为降低运算复杂度,将二次约束替换为线性约束,并开发快速算法将运算复杂度由标准内点法的O(N3)降至O(NM2).通过计算机仿真,从波束形成器输出波束图、输出信干噪比、算法收敛速度等方面验证了方法的有效性.     

一种改进的波束空间自适应波束形成算法

在数字阵列雷达中,自适应波束形成(ADBF)算法常被用来抑制副瓣干扰.针对当阵元数较多时ADBF算法运算量很大问题,采用子阵空间或波束空间的方法进行降维处理.通过引入部分自适应阵方法对经典波束空间自适应波束形成(A-ADBF)算法进行了改进,改进后的算法不仅具备波束空间和子阵空间算法的优点,而且更加适合工程实现.仿真结果表明,该算法能有效地在干扰方向形成零点.     

基于小波分析的改进旁瓣相消宽带信号波束形成算法

研究了改进的旁瓣相消算法,该算法利用小波滤波器组阻塞接收信号的期望信号分量进行自适应的波束形成。经过改进算法处理后,阵列信号的协方差矩阵中不包含期望信号分量,从而克服了当存在系统误差时自适应波束形成中期望信号相消的问题,并解决了在实际应用中旁瓣相消波束形成算法GSC波束形成算法需要构造与期望信号的导向矢量完全正交的阻塞矩阵的难点问题,从而达到提高系统稳健性能的目的,仿真结果验证了该算法的性能优于传统的MVDR方法和基于MVDR的对角加载方法。     

-种改进的波束空间自适应波束形成算法

在数字阵列雷达中,自适应波束形成（ADBF）算法常被用来抑制副瓣干扰.针对当阵元数较多时ADBF算法运算量很大问题,采用子阵空间或波束空间的方法进行降维处理.通过引入部分自适应阵方法对经典波束空间自适应波束形成（A一ADBF）算法进行了改进,改进后的算法不仅具备波束空间和子阵空间算法的优点,而且更加适合工程实现.仿真结果表明,该算法能有效地在干扰方向形成零点.     

远程水声通信系统中波束切换新方法

在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。     

基于独立分量分析的盲波束形成算法

介绍了在信号来向和阵列流型未知情况下进行波束形成的常用方法,阐述了盲波束形成的恒模算法和高阶累积量算法。提出了基于独立分量分析的盲波束形成算法,结合目前阵列信号处理系统中的实际问题对基于恒模、高阶累积量和独立分量分析的盲波束形成算法进行了仿真比较。理论分析和仿真实验表明,基于独立分量分析的盲波束形成算法在强干扰信号、信号来向相近和收敛速度等方面性能优越。     

稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法

针对期望信号存在指向误差和多个相干干扰时Duvall结构波束形成器性能下降问题,提出一种稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法。该算法首先将Duvall结构波束形成器与最差性能最优波束形成算法结合,实现稳健的宽带波束形成,然后利用空间响应变化约束（SRV）将宽带波束形成等效为参考频点的波束形成,通过协方差矩阵重构,在相干干扰数目较多时,输出波束仍可以在相干干扰方向自适应地形成零陷。理论分析与仿真实验表明,该算法能够有效抑制多个强相干干扰,具有较好的稳健性。     

联合小区搜索与波束形成的干扰抑制方法

针对移动通信远距离目标小区信号第三方接收面临同频强干扰的问题,提出一种联合小区搜索与波束形成的干扰抑制方法,实现了对目标弱信号的分离。该方法联合空域匹配滤波与小区搜索算法获得强信号的DOA,通过多级JJM算法抑制强信号后再搜索获得弱信号的DOA。多次迭代,逐个估计干扰和目标的来向。利用信号来向进行波束形成,以抑制干扰、获取弱目标。对DOA估计算法的稳健性进行了理论分析,仿真表明该算法在干扰功率大于目标40 dB时可提取弱信号,验证了其可行性。     

一种快速收敛的自适应波束形成算法

为了解决传统最小均方(LMS)自适应波束形成算法在低信噪比环境下收敛速度较慢的问题,提出了一种快速收敛的小波域自适应波束形成算法. 该算法利用小波变换软阈值法消除信号中的加性高斯白噪声,并在此基础上将牛顿法应用于LMS算法中,提高了小波域LMS算法的收敛速度. 仿真结果表明,相比传统LMS算法,在低信噪比环境下,该算法收敛速度加快,稳态误差减小,波束形成精确度有较大的提高;同时相对于已有的小波域LMS算法,该算法的收敛速度和精度也有所提高.     

基于基音特征分析的光纤振动信号识别算法

在光纤预警安全系统中,由于光纤穿过复杂的场景区域,其信号极易受外界环境干扰,信号特征提取困难,因此需要进行有针对性的特征提取研究并设计相应的识别算法.本文提出了一种基于基音特征分析的光纤振动信号识别算法,该算法通过分析振动信号与语音信号的相似性,运用基音特征分析的方法,首先对时域上的短时能量进行端点检测确定振动信号所在的时域范围;其次求解振动信号的自相关系数,根据自相关系数得到基音;最后对基音进行分析识别振动信号的类型.通过实测典型光纤振动信号数据的实验验证,本文算法具有较高的区分度,且易于实现.     

矢量水听器阵波束域MVDR方法研究

矢量水听器可同时拾取声压和振速信息,成阵后水听器间的相移信息量增大.基于矢量水听器阵的波束形成性能明显由于单纯声压水听器阵.矢量水听器阵可用常规方法进行波束形成,但其方位分辨率有限.已经有人研究了矢量水听器阵的最小方差无失真响应波束形成算法(MVDR),但属于对阵元域信号进行的直接处理,运算量较大.本文提出一种基于矢量水听器阵的波束域MVDR算法(BMVDR).该算法首先将矢量水听器阵元的空间数据转换到波束空间,然后对转换后的数据再运用MVDR算法.结果,不但实现了降维处理,减小了运算量,同时可进一步抑制扫描扇面外的噪声.对BMVDR算法进行了仿真并与常规MVDR算法进行了比较.结果表明,本文方法可得到与常规MVDR算法相当的方位分辨能力.     

基于支持向量机的鲁棒波束形成

针对传统的最优波束形成对基阵的微小扰动非常敏感,使得最优波束形成器在导向向量存在误差时性能下降。为了改善最优波束形成器的鲁棒性,在对基于结构风险最小化原理的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法分析的基础上,通过纳入附加的不等式约束来修改传统的线性约束最小方差价值函数,提出基于支持向量机的鲁棒波束形成方法。同时,为了减轻二次规划技术所带来的高计算成本,凸优化过程采用迭代重加权最小二乘算法来实现。与传统的最优波束形成算法相比,新方法能够提高最优波束形成对误差的鲁棒性。数值仿真实验表明:在无失配的理想情形和有失配的实际情形下,基于支持向量机的波束形成算法在期望信号阵列响应误差方面增加了鲁棒性,特别是在高信噪比或干扰信号数目较多的情况下,取得了满意的效果,为提高波束形成器的鲁棒性提供了一种新的有效途径。     

利用遗传算法的阵列馈电多波束反射面天线设计

为有效降低卫星载荷的重量,同时保证卫星较高的通信容量,设计了阵列馈电单口径反射面多波束天线,利用262个馈源形成目标区域600个高增益点波束覆盖;提出了一种新的优化方法,即基于方向图特征提取的遗传算法.利用该方法,结合馈源复用技术,实现了600个点波束快速优化.仿真结果表明,采用本文方法能够有效降低单口面阵列馈电多波束...     

虚拟小区干扰均衡的波束形成算法

针对下一代无线通信系统(5G)超密网络场景中复杂的干扰问题,给出了以用户为中心的虚拟小区波束形成算法。采用利己利他的波束形成算法,对迫零算法进行利他松弛,以及系统效用拉格朗日函数最大化求解,得到波束形成矢量矩阵,实现了小区内部和小区之间干扰的动态平衡。通过与单纯利己或利他算法的仿真比较,结果表明利己利他波束形成算法可以提高系统吞吐量,获得更大的系统和速率。     

基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法

针对基于平面阵三维声纳成像系统应用中硬件开销及波束形成计算量大的问题,提出了一种基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法。十字型阵列采用两条一维线阵实现了三维声纳成像,相比于二维平面阵,极大地简化了硬件复杂度。并行子阵算法在此基础上对十字型阵列的接收波束形成过程进行优化。算法将接收阵划分为多个子阵,在各子阵上并行地进行一级频域波束形成,在各子阵之间执行二级波束域波束形成,该两级并行流水线结构,有效地降低了波束形成的计算量。此外,给出了算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上的实现架构。仿真结果显示:本文算法获得了与直接波束形成相近的波束性能,但计算量仅为其一半,并且随着波束数量的增加,其优势会更加明显。