抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成算法

针对自适应波束形成器在干扰出现扰动或期望信号导向矢量失配时,性能急剧下降的问题,提出一种抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成方法.首先通过投影变换技术对阵列接收数据进行投影预处理,构造一个新的协方差矩阵,以扩展干扰入射角度,展宽零陷;再根据期望信号入射的大致方位,对波束主瓣进行幅度响应约束,在约束区域形成稳定的响应幅度,达到抗导向矢量失配的目的.该方法可以转化为松弛半正定规划问题进行求解.仿真结果表明:该方法能有效展宽波束的零陷宽度,加深零陷深度,同时具有良好的抗期望信号导向矢量失配的能力,提高了自适应波束形成器在复杂环境下的稳定性.     

阵列波束的零陷加宽算法研究

自适应波束形成算法能将零陷自动对准干扰方向,但在干扰快速移动或天线平台出现振动等情况下,很可能由于干扰位置的扰动而使自适应权和数据失配。这里通过对干扰导向矢量的左右旋转,利用对协方差矩阵的数值处理,推导出一种和干扰方向无关的自适应零陷加宽技术。由于零陷的加宽,在干扰方向与数据失配的情况下,仍能够较好的抑制干扰,从而提高算法的稳健性。通过计算机仿真,证明该算法可以达到加宽干扰零陷的目的,并使得自适应波束形成算法在干扰快速移动或天线平台轻微震动的情况下稳健工作。     

基于波束空间的SAR阵列天线波束展宽方法

针对合成孔径雷达（SAR ）天线设计过程中,难于获得均匀幅度和较宽的照射区域,实现灵活多变的波束变换的问题,提出一种基于波束空间阵列天线波束展宽的方法.通过将平面阵列天线分成多个子阵列,以子阵列为单位设计出基本波束,再通过幅度和相位加权使各子阵波束在空中实现同相移位叠加,从而实现波束覆盖区域的控制.由于各子阵可作为基本单元来处理,只需对各子阵实行加权,即可极大地降低阵列导向矢量的数目,能灵活地设计各种波束图,实现指向控制和干扰抑制.仿真实验的结果证明了该方法的正确性和有效性.它可用于单波束发射多波束接收(SIMO)与多波束发射多波束接收（MIMO）等新的SAR成像体制中.     

机载数据链通信系统波束成形零陷展宽研究

机载数据链通信系统广泛应用于航空、无人机、通信、军事等多方面。然而其所处的高动态环境普遍受到强干扰影响,抗干扰能力亟待加强。本文研究基于空域抗干扰中的传统稳健自适应波束成形技术,针对机载平台干扰发生快速变化场景,干扰易被移除零陷范围而导致抗干扰算法失效问题,设计改进了一种适用于机载数据链的高动态环境抗干扰波束成形零陷展宽算法——施加旁瓣区域抑制约束的投影子空间分解(Sidelobe region Suppression Constrained EIGen-subspace decomposition, SSC-EIG)。该算法基于特征子空间投影法,事先得到干扰来波的大致范围的先验信息,施加旁瓣区域抑制约束并估计旁瓣干扰功率。仿真结果表明,在干扰方向高速移动时,阵列天线输出信干噪比明显提升。波束图零陷得到展宽,抗干扰稳健性进一步增强,并减轻了在高动态环境下无人机导航、导弹制导和地空通信等机载数据链路正确接收信令信号的困难。     

一种基于混合优化算法的阵列波束形成方法

提出一种波束图设计的数值方法.该方法是组合运用了自适应阵原理和遗传算法的混合二阶优化算法.方法第一步是基于自适应理论,假定阵列为一自适应阵,通过在其波束图的旁瓣区布置大量的干扰信号以实现旁瓣控制.通过多次调整干扰强度,可以获得初始波束图.根据初始波束图建立新的期望波束图,基于估计波束图和期望波束图之间差别,建立误差能量函数.采用标准遗传算法通过最小化误差能量函数来实现波束图优化设计.双圈圆环阵的设计实例说明了算法的有效性.设计波束图的具体参数表明了其优良的性能.对于任一给定阵,该方法可设计给定指向方位、具有更低旁瓣的波束图.如果不能设计出期望特性的波束图,该方法可设计出最佳可得的波束图.     

相位控制形成阵列零陷的技术

针对传统零陷技术计算大量的问题,提出了一种不同于传统相位控制方法的相位控制形成零陷的新方法,它是一个无约束极值优化问题.首先提出一个干扰抑制比概念,并构造一个非线性代价函数,然后利用最速下降法,通过最小化该代价函数,求取线阵阵元最优的相位扰动值,从而能够在多个干扰源方向形成零陷.仿真结果表明,采用提出的零陷形成技术,能够在多个干扰源方向形成深度零陷而不影响主瓣.该相位控制形成零陷的技术突破了传统的相位控制技术要求零陷个数必须远小于阵元数的限制.     

具有近场零陷权的自适应波束形成算法

近场干扰是影响远场定位和检测的常见问题。为了抑制确定区域的近场干扰,提出了一种具有近场零陷权的远场自适应波束形成的设计方法。算法通过构造包含近场干扰源的虚拟协方差矩阵,实现了具有近场干扰抑制能力的远场波束形成,并应用驻定相位原理,分析了近场干扰抑制对于远场期望方向波束的影响。仿真实验证明:该算法可实现远场波束形成的同时,在近场设计区域生成有效的零陷;当期望方向趋近零陷区域方位时,主波束的阵增益会下降,零陷区域方位愈靠近阵列端射方向、零陷区域距参考阵元的距离愈大,阵增益下降程度愈剧烈。     

一种改进的宽带波束形成方法

宽带信号具有目标回波携带的信息量大及混响背景相关性弱等特点,在声纳系统中应用越来越广泛。为了减小FIR滤波器的幅度和相位误差对宽带波束形成器性能的影响,采用线性约束最小方差自适应算法保证FIR数字滤波器的相位特性严格线性;采用基于幅度误差函数的代价因子自适应迭代算法使FIR数字滤波器通带内近似满足等纹波的幅度特性,达到FIR数字滤波器与设计指标要求最佳匹配的目的。对10阵元等间隔线阵的分析仿真结果表明该方法是有效的,并适用于其它阵型,对于声纳系统具有显著的应用价值。     

一种稳健的自适应波束形成方法

基于LCMV波束形成原理,根据贝叶斯估计理论,提出了一种基于加权的波束形成方法,能够很好地克服LCMV波束形成对期望信号DOA误差特别敏感的弱点．仿真试验表明,该方法性能稳定,对期望信号DOA误差具有很好的稳健性．     

Bartlett波束形成的波束零限权设计

为了抑制相干噪声源干扰,给出了一种Bartlett波束形成的波束零限权矢量设计方法,可以形成单个或多个波束指向性零点.经过理论推导给出了权的解析形式,其形式只与干扰源方位有关.与传统的自适应方法相比,它的权值不依赖于接收信号,因此具有更好的稳定性;当干扰方位确定时,权向量为只与干扰方位有关的固定形式,因此不需要实时计算,具有计算量小的优点.仿真结果表明,该权可以有效地对单个或多个干扰方向形成波束零限,且对旁瓣有一定降低作用,可用于抗相干噪声源干扰.     

基于虚拟阵列的压缩波束形成方位估计方法

压缩感知又称为压缩采样技术,是一种新的信号感知或采样方法,已经在各个科学研究领域中崭露头角,尤其在空间目标方位估计(Direction Of Arrival,DOA)领域中引起研究学者的广泛关注。文中首先阐述压缩感知技术应用于目标方位估计的基本原理,并采用高效稳定的凸优化问题解算工具箱CVX进行目标方位的有效求解,在此基础之上,将压缩波束形成技术与虚拟阵列孔径理论相结合,提出一种基于虚拟阵列的压缩波束形成技术,以期获得更高的空间目标方位分辨能力。数值仿真结果表明了文中方法的有效性,尤其在低信噪比、相干源和小快拍数条件下,该方法能够分辨相近的空间目标,较传统方法具有更高的空间分辨能力。     

宽带数字阵列雷达波束形成的优化实现方法

针对射频采样宽带数字阵列雷达的特点,提出了一种基于可变分数时延滤波器,优化的实时数字时延波束形成方法。该方法根据射频采样后信号变换过程的特点,将抽取抗混叠滤波器与可变分数时延滤波器合并实现,减少了处理环节,并采用多相结构和Farrow结构相结合,实时地实现抽取和可变分数时延,从而得到不随频率偏移的波束指向。计算机仿真结果表明,该方法与整数倍时延波束形成方法相比,能够有效减小指向误差。     

基于伞型和轮辐阵列的三维波束形成方法

伞型三维传声器阵列结合三维声聚焦波束形成方法可以识别阵列前后位置。为验证方法的有效性,通过伞型三维传声器和轮辐平面传声器阵列在点声源构成的声场中进行了单声源的仿真对比,并在全消声室内进行了单声源识别定位的实验对比。仿真结果和实验结果一致表明:采用伞型传声器阵列能够识别定位三维空间中的声源,突破了轮辐传声器阵列的局限性。在此基础上,通过仿真和实验数据获得了两种阵列在X和Y方向的主瓣宽度等,并分析了伞型和轮辐传声器阵列的特点。     

一种稳健的零陷扩展算法

协方差矩阵求逆算法具有在强干扰条件下提取弱期望的优良性能。但算法受幅相误差影响明显,且干扰方向处的零陷宽度很窄,当干扰方向变化时会导致抑制干扰能力下降。文章利用快速测向给出的信号示向度,运用最大似然迭代估计出各信源对应方向的实际方向向量值。再利用导数约束条件对协方差矩阵求逆算法的目标函数进行约束,从而使零陷宽度得以扩展且鲁棒性增强。仿真实验验证了算法的有效性。     

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.     

一种MIMO雷达更窄主瓣波束形成方法

介绍了一种获得更窄主瓣虚拟收发波束的方法。该方法通过天线阵元发射正交编码的波形,然后在接收端对回波信号进行处理。MIMO雷达由于靠稀疏阵列避免旁瓣的不利影响,所以可提高角分辨率和多普勒分辨率。但受到如空间、成本或者其他实际因素的限制,须将阵列布置成紧凑阵列,而紧凑阵列对低速目标检测效果较差。通过提出的加窗方式,紧凑阵列利用虚拟收发波束形成可获得更窄的主波束,提高对低速目标的检测效果。通过仿真验证,对归一化频率为0.062 5的低速目标,信干噪比提升系数(SINR IF)约提升7.3 dB。     

多用户STBC系统中一种自适应波束形成方法

为多用户A lamouti空时分组码(STBC)系统提出了一种自适应波束形成方案,此方案基于最小均方差(MMSE)准则。因为使用了自适应波束形成方法的原因,不需要得到用于相干解码的信道状态信息。仿真结果表明,在多用户系统中这种方案有很好的性能,一个有N个接收天线的此种方案能支持N个用户。     

一种抗干扰入射角抖动的圆阵零陷加宽方法

针对常规的自适应波束形成方法在遇到快速运动干扰时性能严重下降问题,利用干扰入射角服从均匀分布统计模型,通过对采样协方差矩阵进行角度扩展处理,提出一种基于均匀圆阵零陷展宽的自适应波束形成方法．仿真结果表明,与采样协方差矩阵求逆(SMI)方法相比,本文方法能够更有效地自适应地抑制干扰位置快速变化的运动干扰．     

一种存在阵列误差情况下的宽带DOA估计方法

相对于窄带信号,宽带信号阵列模型误差更加复杂和多样。文章首先给出了宽带信号条件下的阵列误差模型,利用四阶累积量估计出各频点上实际的方向矩阵,然后利用总体最小二乘(TLS)算法给出了一种存在阵列误差情况下的聚焦矩阵的求法。仿真结果表明此方法在存在阵列误差时DOA估计精度较高,稳健性好。     

一种基于零陷导向随机跳空的物理层安全方法

使用跳空可以解决基于人工噪声的物理层安全方法信号空间分布恒定、易被窃听的问题,但是跳空图案泄露会导致系统安全性能失效。针对这一问题,提出一种基于零陷导向随机跳空的物理层安全方法。合法用户通过随机切换接收天线实现跳空,同时发送方通过波束成形对下一周期激活天线形成零陷,从而与合法用户实时约定跳空图案。由于主信道和窃听信道的差异性,窃听用户无法获取跳空图案。仿真结果表明,由于未知天线跳变规律,窃听者即使采用MUSIC-like方法进行窃听,仍无法实现干扰抑制,在BPSK调制方式下,其误码率接近0.5。