阻塞矩阵抗干扰方法性能分析

阻塞矩阵抗干扰方法在阵列抗干扰方面已有较多研究,该方法利用阻塞预处理将主瓣干扰信号去除,之后自适应波束形成处理实现副瓣干扰抑制和主瓣保形,但其抗干扰性能尚缺乏详细分析。文中推导了算法的实现原理,引入抗干扰等效权矢量,并采用阵列输出信干噪比增益指标、抗干扰方向图等对抗干扰性能进行分析,仿真结果表明,当存在主瓣干扰时,该方法会带来副瓣电平增高、主波束变形及偏移等问题,同时还会引起阵列自由度损失,导致抗干扰性能变差。      

一种相干信号自适应波束形成零陷展宽算法

针对传统自适应波束形成器在相干干扰位置出现快速变化时,输出性能下降,甚至干扰抑制失效的问题,提出了一种相干信号自适应波束形成零陷展宽算法。首先,对接收数据协方差矩阵进行解相干处理得到Toeplitz矩阵;其次,对协方差矩阵进行重构和优化;最后,进行零陷展宽和对角加载处理。仿真结果表明：该算法不仅能对相干干扰自适应形成宽零陷,而且可以灵活地控制零陷的深度和宽度;与Mailloux算法相比,在输入信噪比较高的情况下,该算法能得到更低的波束旁瓣电平和更高的输出信干噪比     

相控阵MIMO雷达抗干扰波束形成算法

面对复杂多变的干扰环境下目标检测问题,雷达系统需要更高的系统增益和自由度实现对副瓣电平的控制和有效的抗干扰处理。为此提出一种基于相控阵MIMO雷达的抗干扰波束形成算法,该算法有效利用相控阵MIMO兼具相控阵高增益与MIMO高系统自由度的特点,提高系统抗干扰性能。在阵列发射端进行子阵划分,子阵间发射正交波形,子阵内发射同一波形并形成固定零陷对抗干扰;在阵列接收端进行匹配滤波获得波形分集,通过加窗函数控制副瓣电平并重构数据协方差矩阵消除形成零陷对副瓣电平产生的影响。所提算法在复杂多变的干扰环境下能够保持低副瓣电平并形成密集零陷对抗空间干扰,同传统算法相比优势明显。仿真验证了算法的有效性。      

一种小样本下的方向图副瓣控制算法

为解决常规方向图控制算法中的方向图副瓣较高、样本量较小时方向图起伏较大的问题,提出了一种小样本下的方向图副瓣控制算法。该算法在最小方差无失真响应（MVDR）波束形成器中,将输出方向图的低副瓣控制和降低样本处理数量的方法相结合,通过对MVDR波束形成器的最优权矢量附加Dolph-Chebyshev锥化权和把阵列权矢量约束于噪声子空间,得到的方向图在小样本情况下干扰置零的同时,解决了副瓣电平过高和方向图不稳定的问题,减小了快变干扰的影响。计算机仿真实验证实了所提算法的有效性。     

平面阵低旁瓣波束形成方法研究

针对实际应用中需要降低旁瓣电平的问题,对阵元数目为324的均匀平面阵列进行波束形成仿真,分析比较了基于LCMV算法的2种低旁瓣波束形成方法的仿真结果。仿真结果表明,2种方法都能够有效地降低旁瓣电平,提高主瓣和副瓣最大电平之比。在主瓣和副瓣最大电平之比相同的情况下,权值迭代方法与协方差矩阵迭代方法相比具有更大的波束增益。在迭代次数相同的情况下,协方差迭代方法具有更高的主瓣和副瓣最大电平之比。     

一种改进的基于LC-GSC的主瓣干扰抑制方法

针对线性约束广义旁瓣相消器(LC-GSC)存在主瓣干扰时天线自适应方向图会出现主瓣波束畸变及副瓣电平升高的问题,给出了一种通过阻塞矩阵对数据进行预处理的主瓣干扰抑制方法,对线性约束广义旁瓣相消器进行了改进,先利用阻塞矩阵预处理实现主瓣干扰抑制,再通过线性约束广义旁瓣相消器进行波束形成,有效地解决了波束主瓣变形及旁瓣电平升高的问题。仿真分析验证了改进方法的有效性。     

基于二阶锥规划的相干信号深零陷自适应波束形成

针对常规自适应波束形成算法在强相干干扰情况下零陷深度不够、甚至干扰抑制失效的问题,提出了一种基于二阶锥规划的相干信号深零陷自适应波束形成算法。该算法首先对接收数据协方差矩阵进行Toeplitz重构,使其包含信号和干扰的所有方位信息。然后重构了干扰加噪声协方差矩阵。接着在保证期望方向波束无失真前提下,约束主瓣宽度和旁瓣电平,使得波束形成器干扰和噪声的输出功率最小。最后将该问题转化为凸优化中的二阶锥规划问题,并使用凸优化工具箱进行快速求解。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于二阶锥规划的相干信号自适应波束形成

针对常规自适应波束形成器只能用于非相干信号波束形成这一缺陷,提出了一种基于二阶锥规划的相干信号自适应波束形成方法.首先对接收到的信号的自相关矩阵进行Toeplitz重构,使其秩等于干扰和信号的数目;然后在保证波束形成器对期望信号无失真输出和波束旁瓣级电平低于给定要求值的前提下,使波束输出功率最小化,同时对系数的范数进行约束以保证波束形成器的稳健性;最后将波束形成器的设计问题转化为凸优化中的二阶锥规划问题,用MATLAB中的SeDuMi工具箱进行快速求解;仿真结果和数据分析表明了该方法有效性.     

大型线阵自适应数字波束形成超低副瓣技术

自适应数字波束形成技术是现代阵列天线系统必须采用的关键技术。为了对付强有源干扰,现代相控阵雷达都必须具有自适应的干扰抑制能力。除了对抗有源干扰外,大部分雷达还要求具有强杂波背景下检测目标的能力,这就需要雷达天线具有低或超低副瓣电平。本文针对大型线阵,结合数字波束形成,讨论了在保证自适应干扰置零的前提下,如何控制自适应波束的副瓣电平,从而实现阵列系统的超低副瓣性能。     

MIMO雷达波束形成的低副瓣LCMV算法

针对大口径稀布MIMO雷达副瓣抬高和抗干扰性能劣化的问题,本文提出一种改进的线性约束最小方差（LCMV）波束形成算法。通过密集虚拟干扰构造低副瓣权,并采用修正约束的LCMV算法形成零陷。修正后的约束条件使得方向图达到在指定区域形成零陷,而在非指定区域保持低副瓣的效果。该算法在保持低副瓣电平的同时还能有效抑制干扰,特别是在低系统自由度的条件下能有效解决MIMO雷达方向图低副瓣和远区杂波干扰问题。仿真结果验证了所提算法的有效性。      

平面相控阵天线和差分布馈电网络设计

大型单脉冲相控天线馈电网络的接收波束存在"和差矛盾"问题,传统的解决方案需要相当复杂的馈电网络和硬件成本。因此提出一种馈电网络设计方法,在获得接收和波束、方位差波束以及俯仰差波束低副瓣电平的同时,降低大型单脉冲相控阵天线馈电网络的复杂性。用该方法设计的3 000单元二维相扫平面阵列天线馈电网络,仿真结果为:接收和波束副瓣电平<-28 d B,俯仰差波束副瓣电平<-22 d B,方位差波束副瓣电平<-22 d B,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

一种基于降秩变换的ESB改进算法

提出了一种基于降秩变换的ESB改进算法,该方法首先用降秩变换矩阵对阵列接收数据进行降秩变换,利用干扰子空间和修正的期望信号导向矢量来构造降秩变换矩阵,然后进行波束形成.该算法解决了传统的基于特征空间(ESB)自适应波束形成算法方向图副瓣电平较高的问题,并且解决了当阵列协方差矩阵中不含期望信号或期望信号较小时方向图畸变的问题,从而大大提高了抗干扰能力.仿真结果证明,所提出的基于降秩变换的ESB改进算法具有良好的波束形成性能,验证了算法的有效性.     

一种相干环境下的稳健自适应波束形成算法

针对均匀线阵提出了一种相干环境下的稳健自适应波束形成算法.该算法首先对接收数据采样协方差矩阵进行迭代Toeplitz处理,一方面可实现对相干信号的去相关,另一方面避免了由噪声子空间扰动引起的性能下降;然后利用处理后的矩阵进行基于特征空间的自适应波束形成,从而很好地解决了存在波束指向误差时的相干干扰抑制问题,并且在小快拍情况下也具有良好的阵列输出性能.计算机仿真实验结果证明了该方法的有效性.     

主瓣干扰下自适应方向图保形方法的研究

当存在主瓣干扰时，自适应天线方向图会出现副瓣电平升高及主波束变形的严重问题。本文提出了基于阻塞矩阵预处理的自适应波束保形方法和基于特征投影预处理的自适应波束保形方法，这两种方法在抑制干扰的同时，有效地解决了上述的波束畸变问题。仿真结果证明了这两种方法的有效性。     

一种改进的基于干扰源定向的零点预处理算法

基于在零陷对准干扰信号的情况下，零陷过深导致主瓣展宽、副瓣较高，使得主波束形状不佳等问题，提出了一种改进算法，该算法可以在准确抑制干扰信号的同时保持良好的主波束形状及副瓣电平；同时提出了原算法对干扰来向误差较为敏感的改进办法。计算机仿真结果证明了新算法的有效性。     

一种低快拍情况下稳健的波束形成算法

针对低快拍情况下自适应波束形成器输出方向图存在主峰偏移,副瓣电平较高的问题,该文提出一种低快拍情况下稳健的波束形成算法。算法通过对线性约束最小方差(LCMV)波束形成器的输入信号协方差矩阵进行指数修正,改善了采用协方差矩阵求逆（SMI）算法的LCMV波束形成器输入信号协方差矩阵小特征值在低快拍情况下的发散程度,从而可在减小主峰偏移的同时,有效地解决副瓣电平较高的问题;最后通过分析波束形成器输出信干噪比(SINR)随修正指数变化的情况,给出算法修正指数的取值范围。计算机仿真结果验证了该算法的有效性和优越性。      

基于矢量阵宽带MVDR聚焦波束形成的水下噪声源定位方法

该文研究了可应用于水下噪声源近场定位的矢量阵宽带MVDR聚焦波束形成方法,其中包括基于子频带分解的矢最阵非相干宽带聚焦波束形成(ISMMVDR-VFB)以及矢量阵相干宽带CSS-MVDR聚焦波束形成(CSSMVDR-VFB).两种方法将宽带MVDR高分辨方位估计方法及矢量阵信号处理技术与聚焦波束形成相融合,较常规聚焦波束形成具有更高的分辨力和更低的旁瓣级,能解决"左右舷模糊"问题并提高处理增益.与非相干算法ISMMVDR-VFB相比,CSSMVDR-VFB采用聚焦变换思想,可直接处理相干宽带信号,对于实际水声信号具有更高的适用性.最后通过对研究方法的空间谱仿真分析证明了其正确性和有效性.     

接收DBF雷达系统校正技术

接收波束形成的关键技术之一是接收校正,校正精度直接影响形成波束的副瓣电平,文章详细介绍校正的原理、方法及相关参数的取得.用试验数据取得的相关校正参数,对测试信号扫描形成垂直波瓣,其副瓣电平低于设计的39dB,说明该校正方法获得了满意的校正结果.     

一种基于线性约束的自适应方向图控制方法

提出了一种基于线性约束最小方差波束形成（LCMV）的自适应方向图控制方法。该方法通过在原有线性约束基础上构造新的线性约束,然后根据新组成的线性约束进行LCMV自适应波束形成,所得到的自适应方向图在固定零点方向和干扰方向形成零陷的同时保留了期望静态方向图的副瓣电平特性,从而能够减小快变干扰的影响,并且计算十分简便。计算机仿真证明了本文方法的有效性。     

基于非均匀子阵的双和/三差通道同时抑制主副瓣干扰

针对相控阵单脉冲雷达体制测角的情况,本文提出了一种降维双和/三差通道自适应同时抑制主、副瓣干扰的算法.该算法利用权值逼近的方法,在非均匀子阵上形成静态和、俯仰差、方位差、双差波束以及指向副瓣干扰方向的和波束,差波束、指向副瓣干扰的和波束作为静态和波束的辅助波束,双差波束作为差波束的辅助波束,根据维纳滤波原理通过对辅助波束的优化加权对消掉和波束中的主副瓣干扰信号及差波束中的主瓣干扰信号,设计出一种新的干扰抑制和测角跟踪算法.所提算法结构简单、测角精度高、能同时抑制主副瓣干扰且鉴角斜率无需修正.仿真实验和性能分析证明了所提算法的有效性和正确性.