基于自适应变换矩阵的数字波束形成方法

与全自适应数字波束形成(ADBF)算法相比,运算量较小的部分ADBF算法性能存在一定程度的下降.为此文中研究了一种基于自适应变换矩阵的数字波束形成方法(T-ADBF).该方法利用对干扰形成的零陷信息,采用零点预处理算法自适应获得新变换矩阵,以形成新的波束指向.性能分析与仿真结果表明,该方法可在运算量少量增加的条件下,不损失系统自由度,接近ADBF算法的性能,具有显著的优越性.     

基于指向最小误差的宽带稳健波束形成方法

宽带自适应波束形成方法较常规延时求和波束形成方法具备更好的空间分辨能力和干扰抑制能力,但在实际应用中由于阵列误差和指向误差影响导致性能下降。文中在宽带指向最小误差(STMV)方法和窄带稳健Capon(RCB)方法基础上,提出了一种基于椭圆不确定集的宽带稳健波束形成方法。通过仿真验证分析了算法在强副瓣干扰和指向误差条件下弱目标检测能力;在幅频响应误差影响条件下的保持弱信号功率输出能力;并验证算法对快拍数要求低于STMV 方法。     

一种改进的虚拟变换自适应波束形成方法

常规虚拟变换技术用于波束形成时,受变换区域影响较大,在区域选择不当时甚至会引起整个方向图的严重畸变。本文提出了一种改进方法,该方法基于子空间投影思想,给常规变换矩阵引入干扰方向信息。利用该方法形成波束时,能稳定地形成对准干扰方向的零点,对变换区域的选择也不很敏感。并且在小快拍数时仍然具有良好的波束保形能力。理论分析和计算机仿真验证了该方法的有效性。     

时域宽带自适应波束形成器设计

针对现有含反馈支路的时域宽带自适应波束形成器运算量大、干扰抑制能力受限的问题,基于广义旁瓣相消结构,引入一条固定系数的全极点反馈支路,设计一种新的时域宽带自适应波束形成器,减少了前向支路所需抽头延迟线个数即自适应权个数,从而降低了运算量,加快了收敛速度。全极点反馈支路以逼近包含干扰频带的带通滤波器为目标进行离线最优化设计,在保证稳定性的同时,增强了波束形成器的干扰抑制能力。仿真结果表明：与现存含反馈支路的时域宽带自适应波束形成器相比,采用相同的自适应算法,设计的波束形成器收敛更快、干扰抑制能力更强;实现相同的 SINR 改善时,新的波束形成器所需运算量远小于现存波束形成器。     

一种恒定束宽的宽带自适应波束形成算法

宽带波束形成是相控阵雷达数字信号处理的难点。针对目前宽带波束形成只能满足单一恒定束宽或自适应情况,为兼具两种优势使雷达工作状态更佳,文中基于最小二乘算法提出了一种自适应波束形成方法,该方法通过获得自适应参考波束图,确定波束图恒定范围根据最小二乘算法求取其他频点权值,并进行宽带波束形成。该方法不仅能保证恒定束宽,而且可实现自适应零陷控制。仿真实验证明了算法的有效性。     

宽带聚焦数字波束形成技术

分析了宽带信号波束形成研究的应用背景，并概述其国内外研究现状以及所提出方法的基本思路和应用范围。根据最近提出的频率域频率不变波束形成技术需要进行方位角初次估计和进行多次奇异值分解的问题，提出了在任意传感器阵列存在误差和互耦的情况下，基于摄动方法的宽带信号方位估计算法。该方法在考虑阵列位置、增益和相位测量误差和阵元之间存在互耦的情况下，提出了聚焦矩阵的摄动算法；最后，利用聚焦求和窄带方位估计的方法对宽带信号进行方位估计。     

互相关干扰中的宽带自适应波束形成

信号间的互相关干扰导致对期待信号的部分抵消.针对这种情况,提出了内插酉阵列最小均方无畸变响应(UIA-MVDR)宽带自适应波束形成技术以抑制这种干扰从而获取所需信号.UIA-MVDR不受贝塞尔函数展开阶数的限制,使得即使在中小规模阵列情形下,也能获得很精确的阵列流型逼近.相对于传统方法而言,UIA-MVDR能更好地消除互相关干扰.仿真实验表明它具有更佳的性能.     

自适应波束形成的神经网络方法

在自适应陈列天线中，自适应波束形成的问题可以归结为带线性约束的最小二乘问题，为解决传统算法中运算量过大的问题，文章提出一种利用Ｔａｎｋ－Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络实现自适应波束形成的方法，由于神经网络具有大规模并行处理的能力，该方法较传统方法有更好的实时处理能力。     

四元数域宽带鲁棒自适应波束形成

该文提出一种基于四元数的宽带鲁棒自适应波束形成方法。在利用四元数构造阵元输出的基础上,通过期望信号复包络对齐技术,建立四元数域宽带对合增广宽线性信号模型,以联合利用四元数阵列输出矢量的3种对合信息和2阶统计特性以及信号非圆信息,采用信号加干扰子空间投影方式,有效提取期望信号,抑制多个不相关干扰和噪声,进而实现四元数域宽带鲁棒自适应波束形成。同其它宽带波束形成方法相比,该方法对非圆信号的接收性能提升,可以实现阵列虚拟孔径扩展,有效克服指向误差带来的性能下降问题。计算机仿真结果验证了该方法的性能。      

相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究

对相控阵雷达的发射波束自适应零点形成问题进行了研究.给出了一种适合发射波束自适应零点形成的性能量度,利用Lagrange乘子法得到了最优发射波束的权值矢量.还给出了计算最优权值矢量的算法.仿真结果表明本文的方法是非常有效的.     

On Broadband Adaptive Beamforming in the Presence of Correlated Interferences

A novel approach of unitarily interpolated array MVDR （UIA-MVDR） is proposed, aiming at avoiding the signal cancellation caused by broadband signal-correlated interferences. UIA-MVDR belongs to the classic approaches of spectral averaging. However, it is distinguished from the conventional interpolated array MVDR （IA-MVDR） by two points： 1） It imposes a unitary constraint on the transform matrices. 2） It only optimizes the worst-case performance of array manifold approximation. As a result, the restriction on the order of Bessel function expansion is released, so that very accurate approximation can be achieved even in the case of small or middle arrays. Compared with many related approaches, UIA-MVDR destroys the correlation more completely and then achieves better performance. Its excellent performance in both correlated and uncorrelated broadband interferences suppression is confirmed via a n umber of numerical examples.     

宽带子阵域特征空间稳健对角减载波束形成

针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估计,再利用RCB（Robust Capon Beamformer）算法得到约束条件下的最优权值.另一方面,利用子阵域互谱密度矩阵的最小特征值作为子阵域非相关噪声功率的估计并进行对角减载,以最优权值对减载矩阵波束形成得到子带波束输出,对每个窄子带重复上述处理,再将结果非相干叠加即可得到本文方法的最终结果.理论及实验分析表明方法能提高自适应波束形成器的稳健性及输出信噪比.     

基于小波变换的RLS波束成形算法研究

为了解决递归最小二乘算法(RLS)在较低信噪比(SNR)、遗忘因子较小的环境中,对噪声敏感、收敛时参数估计误差大的问题,引入小波变换去噪思想,提出了基于小波变换的RLS波束成形算法。该算法利用小波变换软阈值法进行信号去噪,再采用RLS算法进行波束成形。最后对实验进行仿真,仿真结果表明,与传统的RLS算法相比,该算法具有较小的稳态误差和较快的跟踪速度和收敛速度,并且波束成形效果好。     

A Novel Method for Partially Adaptive Broadband Beamforming

In this paper, a novel subband-selective generalized sidelobe canceller (GSC) for partially adaptive broadband beamforming is proposed. The blocking matrix of the GSC is constructed such that its columns constitute a series of bandpass filters, which select signals with specific angles of arrival and frequencies. This results in bandlimited spectra of the blocking matrix outputs, which is further exploited by a subband decomposition prior to running independent unconstrained adaptive filters in each non-redundant subband. We discuss the design of both the blocking matrix using a genetic algorithm for an efficient sum-of-power-of-two coefficient format and the filter bank for the subsequent subband decomposition. By these steps, the computational complexity of our subband-selective GSC is greatly reduced compared to other adaptive GSC schemes, while performance is comparable or even enhanced due to subband decorrelation, as simulations indicate.     

Keystone变换实现方法研究

在传统PD雷达里,当相干积累时间较长或信号带宽很大、目标运动速度很高时,回波会出现越距离单元走动,从而影响雷达探测目标的性能.Keystone变换是校正脉冲回波距离走动的常用方法.本文详细研究了Keystone变换的三种常用实现方法,对它们的运算量作了比较,指出Chirp-Z变换能较好地满足系统实时性的要求.仿真分析和...     

基于Keystone变换的高速扩展目标检测

高速扩展目标在雷达多脉冲观测期间容易发生跨距离单元走动,由此导致常规的检测方法不能有效检测目标。针对这一问题,提出了一种基于Keystone变换的多脉冲扩展目标检测器,导出了相应的理论最优检测性能的解析表达式。在此基础上,对Keystone变换前后的目标检测性能以及基于Keystone变换的理论最优检测性能进行了比较研究,并分析了目标径向尺度、运动速度对Keystone变换的处理增益的影响。研究结果表明,对于强散射单元较少的高速目标,Keystone变换可以显著地改善目标的检测性能。     

基于自适应波束形成的高维数据挖掘算法

提出一种基于自适应波束形成的高维声传感器网络数据挖掘算法.进行多通道声传感器网络信号的高维信息数据采集和相空间重组,进行信号模型构建,对高维数据信息流进行子空间降维和自适应陷波器降噪滤波处理,采用自适应波束形成方法进行数据的谱峰聚焦和特征提取,实现数据准确挖掘.仿真结果表明,采用该算法进行数据挖掘的准确检测概率较高,抗干扰性能较好,波束旁瓣得到有效抑制.     

基于稀疏约束和SRV约束的宽带自适应波束形成

针对传统的宽带MVDR自适应波束形成中,抑制干扰的同时会抬高旁瓣电平,且过多的线性约束会导致波束输出的SINR性能下降的问题,提出了一种基于SRV约束和稀疏约束的低旁瓣、高增益宽带自适应波束形成方法.该方法在窄带MVDR自适应波束形成基础上,通过增加波束图稀疏约束来降低波束的旁瓣电平,同时利用空间响应偏差(SRV)约束将窄带算法推广到宽带MVDR 自适应波束形成中,极大地降低了算法的复杂度,改善了波束输出的SINR 性能.与传统方法相比,该方法在降低宽带波束的旁瓣电平的同时,还具有良好的干扰抑制效果.数值仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于因子图的自适应波束形成

图模型具有广泛的应用,它为许多问题提供了一种新的表达方式和研究思路。因子图作为一类重要的图模型,尤其适用于多变量的复杂统计模型。因子图的引入可以使复杂的多变量问题得到简化。因子图理论在系统建模以及信号检测和估计算法中有着重要的应用。国内外不少学者将因子图理论应用于复杂的通信信号处理,但目前很少见到将因子图理论应用在雷达信号处理中。为了将因子图理论作为一种有效的工具应用于雷达信号处理,提出了用因子图理论实现雷达信号处理中的自适应波束形成技术（ADBF）的方法,这为用图模型研究雷达信号处理提供了一个很好的思路。