主瓣干扰下多点约束自适应单脉冲测角方法

当存在主瓣干扰的情况下,采用常规的自适应波束形成技术会使单脉冲曲线严重失真,从而导致无法对感兴趣的目标正常测角及跟踪。为了在抑制主瓣干扰的同时能基本保持自适应单脉冲比曲线不失真,提出了一种基于多点约束的自适应单脉冲测角方法,该方法采用约束自适应波束形成技术,即在自适应抑制干扰的同时选取多个约束点对用于测角的单脉冲比进行约束,从而大大提高了存在主瓣干扰下单脉冲测角的性能。计算机仿真实验证明了该方法的有效性。     

一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法

针对主瓣干扰背景下,当共形阵采用常规自适应单脉冲方法测角时,其单脉冲比曲线严重失真,导致测角精度严重下降的问题,提出了一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法。该方法首先对阵列进行常规自适应和波束形成,得到阵列和波束输出;然后通过施加单脉冲比约束求取自适应差波束权矢量,从而形成阵列差波束输出;最后利用输出的和、差波束实现测角。仿真结果表明,和常规方法相比,该方法能在抑制主瓣干扰的同时,较好地保证共形阵对目标方位角、俯仰角的测角精度。     

一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法

针对主瓣干扰背景下,当共形阵采用常规自适应单脉冲方法测角时,其单脉冲比曲线严重失真,导致测角精度严重下降的问题,提出了一种基于共形阵的自适应单脉冲测角方法。该方法首先对阵列进行常规自适应和波束形成,得到阵列和波束输出;然后通过施加单脉冲比约束求取自适应差波束权矢量,从而形成阵列差波束输出;最后利用输出的和、差波束实现测角。仿真结果表明,和常规方法相比,该方法能在抑制主瓣干扰的同时,较好地保证共形阵对目标方位角、俯仰角的测角精度。     

调零线性约束下的稳健自适应单脉冲合成

单脉冲测角是一种计算简单、稳健性好的高精度测角方法。当存在旁瓣干扰时,结合自适应波束合成的自适应单脉冲算法能很好地抑制干扰同时保持测角精度,但当干扰进入主瓣时,传统的单脉冲测角会出现单脉冲比失真的问题,从而导致测角误差较大。为了克服主瓣干扰条件下的单脉冲比失真问题,提出一种调零线性约束的差波束自适应合成方法,抑制主、旁瓣干扰同时保持单脉冲比曲线。仿真验证了算法的有效性,并与三点线性约束算法的性能进行比较。     

平面阵约束自适应单脉冲测角算法

单脉冲测角技术原理简单且易于工程实现,被广泛应用于各类雷达系统中,但在近主瓣干扰环境下,采用常规自适应波束形成技术会导致单脉冲鉴角曲线产生畸变,严重影响雷达测角性能。针对此问题,本文提出一种适于二维面阵的约束自适应单脉冲测角方法,将多约束自适应方向图保形技术与广义单脉冲测角技术相结合,实现干扰环境下的目标角误差估计。仿真实验表明,该方法能够在抑制近主瓣干扰的同时,基本保持理想单脉冲鉴角曲线,大幅提升雷达在未知干扰环境下的角误差估计性能,从而实现目标稳定跟踪。     

预处理自适应数字单脉冲技术的测角性能和抗干扰特性

单脉冲技术在无线遥测中有很好的前途。数字单脉冲技术能够快速定位跟踪目标。当天线方向图旁瓣存在干扰时,自适应数字单脉冲算法能够很好的抵抗干扰信号,而当干扰位于波束主瓣内时,传统单脉冲算法会引起高旁瓣、和差波束畸变、单脉冲比失真及测角错误。本文提出一种预处理自适应数字单脉冲（preprocessing adaptive digital monopulse PADM）测角技术,在抑制主、旁干扰的同时保持单脉冲比曲线,避免了主波束畸变和波束指向偏移对测角的影响。通过仿真验证了这种预处理数字单脉冲技术的测角性能和抗干扰特性,证明了这种新算法的有效性。     

主/旁瓣干扰对单脉冲测角的影响分析

存在干扰的情况下,采用自适应阵列信号处理可以有效地抑制干扰.在对单脉冲特性曲线的影响因素进行分析的基础上,研究了基于单脉冲比的最大似然法角度估计算法及干扰情况下的单脉冲测角技术,对线性约束最小方差单脉冲算法进行了仿真分析,仿真过程中采用泰勒加权以降低和波束旁瓣.结果表明,将主瓣内的干扰置零,会导致和差波束的畸变.和差波束的畸变导致在单脉冲特性曲线中出现奇异值,奇异值将导致在一个检测单元内的角度估计模糊.     

非矩形相控阵的抗主瓣干扰与单脉冲测角技术北大核心CSCD

在传统的数字波束形成雷达系统中,为了抑制主瓣干扰,并保持对目标单脉冲角度估计的精度,需要同时形成四个波束。对于大型的雷达天线阵列,数字波束形成通常在子阵上完成。但是对于非矩形天线阵结构,传统的自适应波束形成架构不再适用,单脉冲角度估计的精度会大幅降低。文中针对非矩形平面阵列,提出一种新的自适应波束形成方法。首先,需要对四个接收波束的输出做线性补偿,该补偿因子可通过阵列流形精确计算获得;其次,进行自适应主瓣干扰对消处理;再进行二维数字单脉冲测角。文中在理论推导的基础上,结合相控阵雷达阵列实例给出仿真结果,验证了该方法的有效性。     

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。     

宽带自适应和差波束形成与测角方法研究

针对宽带自适应空频处理的信噪比要求高、计算量大等问题,本文提出了一种基于均匀线阵的无需预延迟处理宽带空时处理结构的自适应和差波束形成与测角方法。方法利用和波束指向在多频点处的响应来建立多约束条件,以此获得基于线性约束最小方差的自适应和波束权向量,对多频点的空时二维向量修正和波束权向量得到差波束权向量,最后进行和差波束形成,对每个样本和差比幅单脉冲测角。本方法相比于常规的自适应单脉冲测角方法,可有效地处理宽带信号,不需要对每个频带信号进行检测,具有低信噪比条件下可测角、测角精确度高等特点,而且仿真分析验证了当存在主瓣干扰时,该方法仍然有效。      

导向矢量和协方差矩阵联合迭代估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在目标导向矢量存在约束偏差时性能急剧下降的问题,该文提出一种目标导向矢量和干扰噪声协方差矩阵联合迭代估计的稳健波束形成算法。该算法首先采用稀疏重构的方法得到目标导向矢量的初始值,并通过从采样协方差矩阵中剔除目标信号估计值完成干扰加噪声协方差矩阵的初始化;然后在建立导向矢量误差优化模型的基础上,采用凸优化方法对目标导向矢量和干扰加噪声协方差矩阵联合迭代求解。最后利用目标导向矢量和干扰加噪声协方差矩阵的稳态估计值获得自适应权矢量。仿真结果表明该算法提高了波束形成器在目标导向矢量约束偏差时的输出信干噪比。     

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.     

几种自适应波束形成方法的对比

波束形成在无线通信、雷达、声呐等阵列系统中具有广泛应用。数字波束形成通常是基于接收信号的阵列响应和协方差矩阵的估计设计。由于天线增益、相位、波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)和协方差矩阵估计的误差会导致导向矢量(Steering Vector,SV)产生模型失配,而这种模型失配会导致波束形成性能的下降。针对以上问题,给出了基于精度矩阵收缩估计的方法,采用了线性脊估计结构且用数据驱动和留一交叉验证来选择参数。通过Matlab仿真,研究了当存在模型不确定性时,基于精度矩阵收缩估计的方法以及基于协方差矩阵收缩估计和干扰加噪声协方差矩阵重构等方法的鲁棒性。结果显示,当存在模型失配时,基于精度矩阵收缩的波束形成方法在低信噪比时具有更优的鲁棒性。     

迭代自适应收缩加权融合的波束形成方法

自适应数字波束形成是通过对阵列接收数据进行加权处理来获得最大的输出信干噪比,对采样协方差矩阵的依赖性较大。针对小样本条件下采样协方差矩阵求逆算法性能下降问题,提出迭代自适应加权融合样本协方差矩阵与先验协方差矩阵的波束形成算法。在估计协方差矩阵时,依据最小均方误差准则计算加权系数,并采用迭代自适应的方式更新先验协方差矩阵。仿真结果表明,所提方法能显著提高小样本条件下的协方差矩阵估计精度,能获得更大的输出信干噪比。      

基于自适应旁瓣对消的测角研究

自适应波束形成(ADBF)和自适应旁瓣对消算法都能够很好地抑制旁瓣干扰,但是由于干扰协方差矩阵的影响,ADBF在抑制干扰同时给和、差单脉冲测角带来误差.文中针对自适应旁瓣对消算法,系统研究了其在和、差单脉冲测角中的应用,着重分析了辅助天线中的目标信号对测角性能的影响.理论分析和仿真结果表明,辅助天线中的目标信号对测角的影响主要存在于辅助天线的增益大于差波束增益的角域,而在其他角域,影响很小.     

子阵级数字波束形成抗多主副瓣干扰及测角技术

对于大型的二维相扫雷达天线阵列,数字波束形成通常在子阵上完成,以减少数字接收机的数量并降低成本。基于子阵级数字波束形成,文中提出了一种改进的自适应信号处理架构,在低成本的情况下,同时抑制多个主副瓣干扰,并保持对目标的单脉冲测角精度。首先,每个子阵内部形成非自适应的波束并转化为数字输出;再利用行和列波束的分维特性,在子阵级形成自适应波束,进行干扰抑制处理;最后,分别将各个行或列波束合成为全阵列的俯仰或方位和差波束,用于目标的单脉冲测角。与传统的四通道抗主瓣干扰相比,该方法在合成和差波束前,基于子阵级数字波束完成自适应干扰的抑制。因此,充分利用了有限的自由度,挖掘了子阵级数字阵列抗同时多个主副瓣干扰的能力。还结合相控阵雷达实例,给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。总的来说,所提出的阵列信号处理架构,在降低系统复杂度和成本的同时,大大提高了雷达系统的抗干扰能力。     

基于IAA的协方差矩阵重构稳健波束形成方法

针对小样本背景下,存在相干信号、相位及阵元位置误差,传统波束形成方法性能不佳的问题,提出了基于迭代自适应法(IAA)的协方差矩阵重构稳健波束形成方法。该方法利用IAA估计出精确的功率谱,并进一步利用IAA估计的功率重构干扰协方差矩阵。重构过程中,将积分区域缩小到三维立体环域,减少无用信息的影响,提高了干扰协方差矩阵的重构精确度。最后通过波束形成抑制干扰信号。由于IAA不依赖于信号的非相干假设,解决了相干信号存在下的方位估计和功率估计。仿真表明,所提出的方法在相干信号、少快拍、相位及阵元位置误差同时存在的情况下,相对于其他波束形成方法,具有最优的信干噪比(SINR)输出,表明该方法具有优良的抑制干扰性能。     

同时数字多波束对改善相控阵雷达搜索和测角精度的分析

文中基于数字波束合成体制的相控阵雷达,研究改善传统单脉冲体制雷达性能的方法。提出了一种基于一组同时数字多波束处理的新方法。文中证明该方法可以将单脉冲测角方法和极大似然估计测角算法进行性能的平衡。该方法利用了基于同时数字多波束形成技术以及多种处理算法。计算机仿真试验证明该方法可以在提升雷达目标检测和测角性能的同时有效的改善波束形状损失。