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。     

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。     

基于协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法

针对大角度失配和采样协方差矩阵中包含有期望信号时,传统自适应波束形成器性能极剧下降的问题,提出了基于协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法。该算法将全空域划分成若干互不重叠的区域,分别对应干扰区域和期望信号区域,先利用标准Capon波束形成器及采样协方差矩阵的最小特征值对干扰加噪声协方差矩阵进行重构,再利用MUSIC谱估计法重构出信号协方差矩阵,以其主特征向量估计出期望信号导引向量,最终得到自适应波束形成器的最优权值。仿真实验结果表明,在少快拍和大角度失配情况下算法具有良好的性能。     

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。     

基于波束域的多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解算法

针对传统波达方向角估计算法采样数据量大导致较大计算复杂度的问题,提出了基于波束域的多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解算法。该算法首先基于压缩感知理论对空域稀疏信号进行压缩采样,并将压缩信号从阵元域映射至波束域,进而构造出新的波束域接收信号,而后使用多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解算法实现信号的波达方向估计。仿真实验表明,与传统的Capon及MUSIC算法相比,所提算法可对相干信号进行有效DOA估计,具有较高角度分辨力和估计精度;与基于阵元域的正则化聚焦求解算法相比,所提算法具有较低计算复杂度。     

联合协方差矩阵重构与导向矢量校正的稳健波束形成方法

针对强期望信号和导向矢量失配同时存在时,波束形成器性能会急剧下降的问题,提出联合协方差矩阵重构与导向矢量校正的稳健波束形成方法。该方法利用空间功率谱积分重构干扰加噪声协方差矩阵,排除了采样协方差矩阵中的强期望信号分量,通过空间投影方式校正导向矢量,用校正导向矢量和重构矩阵计算最优加权矢量,进而进行波束形成。仿真实验表明,相较于重构协方差矩阵,校正导向矢量等方法,该方法在强期望信号和期望信号导向矢量失配同时存在时具有更好稳健性,在不同信噪比、不同快拍数、不同失配角度时,输出信干噪比性能接近最优波束形成。     

基于MUSIC算法的单矢量水听器方位估计

由于单个声压水听器无指向性,不能用来估计目标的方位,因此提出了一种基于单个矢量水听器的高分辨MUSIC算法。该矢量水听器由3个空间轴向垂直的振速水听器和1个声压水听器构成,充分利用矢量水听器的阵列流形特性,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了单矢量水听器MUSIC算法。仿真结果显示,将MUSIC算法应用于单矢量水听器可以得到比Capon算法更尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,大大提高了对目标的分辨能力,在高信噪比条件下能实现对目标高分辨的方位估计。     

基于矩阵重构的多径接收鲁棒波束形成算法

针对存在失配误差时多径信号接收中的信号相消问题,提出了一种新的多径接收鲁棒波束形成算法。算法对信号来波方向进行预估,进行区间划分,基于干扰加噪声协方差矩阵重构,去除了接收数据中的期望信号及其多径相干信号分量,得出了波束形成最优权矢量的显式解;仿真实验表明：当存在失配误差时,算法不仅能够有效地接收多径相干信号,而且可以抑制干扰和噪声,在输入信噪比较高的情况下依然保持较好的性能,得到较高的输出信干噪比;算法在期望信号和多径信号数量较少且分布相对连续的情况下,能有效解决多径信号接收问题,提高了波束形成算法对模型失配误差的鲁棒性。     

单矢量水听器的MVDR波束形成性能研究

矢量水听器利用MVDR波束形成器可以对目标信号进行波达方向估计,对三维矢量水听器和二维矢量水听器的MVDR波束形成器的性能进行分析研究。结果表明：三维矢量水听器的MVDR波束形成性能较好,而当干扰信号远小于环境噪声时,二维矢量水听器MVDR波束形成对在水平方向上的目标信号有很高的分辨率。     

一种鲁棒自适应容积卡尔曼滤波方法及其在相对导航中的应用

针对无人机编队相对导航系统中视觉导航传感器量测噪声服从非高斯分布的问题,提出一种带噪声估计器的鲁棒自适应容积卡尔曼滤波(CKF)算法。该算法将Huber求解线性回归问题与协方差匹配方法相结合,利用残差序列实时估计,调整系统过程噪声和量测噪声的统计特性,并采用遗忘加权参数对接收到的测量数据进行加权,从而准确地估计出无人机之间的相对位置、速度和姿态信息,提高了鲁棒CKF算法的自适应能力。仿真结果表明,与标准CKF算法和鲁棒CKF算法相比,该算法对受污染的噪声统计特性有较强的自适应性,估计精度高,鲁棒性更强。     

GPS自适应天线阵多波束形成算法分析

GPS天线阵列接收抗干扰技术多采用PI自适应调零算法,但其自由度有限,而基于卫星DOA估计的波束形成技术又敏感于到达角的估计性能。本文提出基于DEML的卫星到达角估计结合多波束形成抗干扰技术,其DOA估计性能稳健性高、计算量小。分析了PI自适应零陷技术和MVDR多波束形成技术的接收机结构、算法。仿真结果表明了多波束形成方法的有效性和稳健性。     

基于降维Capon的相干信号二维DOA估计算法

针对相干信号二维波达方向(DOA)估计运算量过大的问题,提出了基于降维Capon的相干信号二维DOA估计算法。该算法采用空间平滑和半实值降维Capon算法,相比常规二维Capon算法,计算量显著减小。仿真结果表明,该算法的估计性能与常规二维Capon算法和二维MUSIC算法基本相同。     

一种新的基于角度分布的自适应波束形成算法

文中针对自适应波束形成算法对指向误差敏感的缺点,将由先验知识得到的角度进行均匀扩展,然后将该范围内所有角度的方向矢量进行累加,得到一个新的平均导向矢量,并将该矢量代替原始的波束形成算法的导向矢量,从而得到一种较稳健的自适应算法.经过证明,文中新的导向矢量可以通过对原有导向矢量的数值计算得到,并没有增加运算量,计算机仿真的结果,证明了该算法可以有效工作于存在指向误差的环境下.算法的稳健性得到了提高.     

基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法

针对已有稳健波束形成算法实时性差、收敛速度慢、输出信干噪比(SINR)低的缺陷,提出基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法。该算法首先构造一个正定矩阵,然后根据真实期望信号正交于噪声子空间的原理,建立代价函数,采用最陡下降法自适应迭代求解权矢量,最后将权矢量投影到信号干扰子空间。仿真验证表明该算法实时性好、收敛速度快、输出 SINR高,在较大导向矢量误差范围内仍能保持良好性能,具有较高的实际应用价值。     

飞机俯仰姿态的μ 鲁棒控制

针对飞机飞行条件变化引起的模型不确定性问题,基于μ控制理论设计鲁棒的俯仰姿态控制系统。根据干扰抑制原理将俯仰姿态控制系统设计转化为μ综合的一般框架,将鲁棒性能问题转化为广义系统的鲁棒稳定性问题。利用D-K迭代算法求解得到14阶的μ控制器,基于平衡截断方法将该控制器成功地降为4阶。对μ降阶控制器进行鲁棒性分析,结果表明μ控制能兼顾系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

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。     

双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究

在相干信号子空间法中确定聚焦矩阵时,对初始方向估计的偏差和聚焦频率选择的偏差都会影响最终的聚焦效果,甚至会使算法失效。针对这个缺陷,提出了一种双重优化的宽带聚焦波束形成算法。该算法利用稳健Capon波束形成算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,再对窄带数据利用2阶锥方法实现波束形成。计算机仿真以及湖试实验结果表明,该算法在保证波束恒定的前提下,在各个频率点都具有更低的旁瓣级。     

基于扩展卡尔曼滤波的全球导航卫星系统矢量跟踪建模与仿真

针对现有公开资料缺乏对全球导航卫星系统（GNSS）矢量跟踪算法具体滤波跟踪控制过程的详细分析,建立了矢量延迟/频率锁定环（VDFLL）跟踪模型并对模型线性化过程进行推导。重点分析了矢量VDFLL跟踪算法时序逻辑控制问题,同时针对VDFLL无法实现对载波相位锁定等问题,提出了一种串联式锁相环（PLL）电文解调模型。建立了以软件接收机为平台的矢量VDFLL模型,并进行了半实物仿真验证。仿真结果表明,所建矢量VDFLL控制模型不仅正确地实现对接收机状态信息的最优估计,同时具有良好的动态跟踪性能。     

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...     

基于粒子群算法的H∞鲁棒飞行控制系统设计

研究了应用混合灵敏度H∞控制理论设计飞行控制系统鲁棒控制器的问题．分析并提出了利用粒子群优化算法来优化H∞加权函数阵．找到了同时满足系统时域和频域性能要求的鲁棒控制器。以某型推力矢量飞机侧向运动为例进行仿真与设计。仿真结果表明。所设计出来的飞行控制系统不仅具有良好的鲁棒稳定性．还具有很好的鲁棒性能。