阵元失效条件下拖线阵波束形成的优化方法

阵元失效会破坏拖曳线列阵的幅相分布,导致阵列的旁瓣级出现明显升高,严重影响了阵列的性能.针对这一问题,提出了一种阵元失效条件下波束形成的优化方法.算法的基本思想是将失效阵元的权重强制为零,并使得阵列的实际响应与期望响应在主瓣区域相匹配,同时对阵列响应的旁瓣级作出限制.通过对阵列中剩余正常阵元的权值进行重优化,可以使阵列的旁瓣级重新得到抑制.仿真结果表明该方法可行、有效.     

二维混合MIMO相控阵雷达收发波束空间设计

针对如何提高低信噪比条件下二维混合多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)相控阵雷达波达方向估计精度问题,结合收发联合波束空间设计给出了解决方案。首先利用半定规划方法设计发射权值,构造旋转平移不变关系,实现发射方向图能量聚焦,约束旁瓣电平,在干扰方位形成发射零陷;在此基础上,结合最小方差无失真响应算法优化阵列接收权值,提高接收端信干噪比。仿真结果表明,所提方法能够提高低信噪比条件下二维混合MIMO相控阵雷达波达方向估计精度。     

基于虚拟孔径投影的共形阵MIMO雷达发射波形设计

为了克服共形阵天线单元指向互异带来波形旁瓣高的缺点,该文以圆弧阵为例,提出一种基于虚拟孔径投影的共形阵多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)雷达发射波形设计方法。该方法首先对各阵元指向进行精确建模,并通过共形阵虚拟投影方法,获得规则虚拟投影阵列;其次向量化发射信号矩阵,将发射波形设计问题转为发射信号协方差矩阵降秩问题;最后通过log det heuristic 算法获得针对该虚拟阵列波形设计的凸优化数学模型,并利用凸优化工具箱对其求解。仿真结果表明,相较于现有方法,该方法能够对共形阵MIMO雷达设计更低旁瓣的发射波形。     

基于粒子群优化的圆阵列波束形成方法

围绕均匀圆阵列(uniform circular array, UCA)在波束形成中存在的波束主瓣宽、旁瓣电平高的问题,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法的圆阵列波束形成方法。通过对UCA的输出信号进行模式空间变换,将UCA数据转换为虚拟均匀线阵数据形式。利用PSO算法充分挖掘均匀线阵各阵元间数据信息,进行阵元拓展,从而实现阵列阵元数及孔径尺度的增加,实现降低阵列波束主瓣宽度及旁瓣电平的目的。实验结果表明,在适当增加计算复杂度的前提下,利用PSO算法对阵列进行阵元拓展可以显著地提高波束形成质量,且适用于自适应波束形成。     

基于协方差矩阵加权的阵列波束优化方法

针对目前二阶统计量加权波束形成存在的能量波束输出有负值和高旁瓣问题,提出了基于协方差矩阵加权的,适用于任意阵结构和阵元指向性传感器阵列的三种优化波束形成方法.一种是设计波束以最小加权均方误差逼近期望波束方法;另一种是旁瓣约束高增益协方差矩阵加权波束形成;第三种是主瓣约束条件下最低旁瓣协方差矩阵加权波束形成.这三种波束优化问题都可以转化为二阶锥约束优化形式,应用已有内点方法求出加权矩阵的数值解.计算机仿真和实验数据处理表明,它们均克服了高旁瓣和波束输出有负值的缺点,获得了不同约束条件下的最佳协方差矩阵加权波束.     

相控阵的子阵级数字波束扫描方法研究

在子阵级相控阵中,对于多波束形成等很多应用,需要在子阵级进行数字波束扫描。此时抑制扫描后的方向图旁瓣是一个重要问题。基于具有圆形投影区域的期望子阵方向图,构造了子阵级加权网络,通过对子阵输出进行后处理得到了新的子阵方向图,从而抑制了子阵级波束扫描的方向图旁瓣。该方法与基于矩形投影区域的期望子阵方向图方法相比,提高了子阵级波束扫描的旁瓣抑制性能。仿真结果验证了理论分析的有效性。     

MIMO雷达稀疏阵列优化设计方法

针对运动平台多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达应用中无法进行规则稀疏布阵, 传统的稀疏阵优化设计方法优化对象单一的问题, 提出一种利用多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm, MOEA)进行阵列结构优化的方法。将MIMO雷达接收端的收发联合和差波束的旁瓣电平为优化目标, 使系统具有尽可能好的和差波束旁瓣抑制性能。仿真结果表明, 基于Pareto秩排序的MOEA的MIMO雷达稀疏阵优化设计可以使系统多种性能得到提升。     

基于粒子群优化的波束空间广义旁瓣相消算法

针对广义旁瓣相消(generalized sidelobe canceller, GSC)算法运算量大, 在波束形成中存在旁瓣较高、稳健性差的问题, 提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)的波束空间GSC算法。首先, 建立一种优化自适应转换矩阵将信号处理过程由阵元空间转换到波束空间, 通过减小自由度来降低算法的运算量。其次, 构建最小均方误差适应度函数, 在波束空间中利用压缩因子PSO算法充分利用接收数据的相关性, 缩减与期望信号误差并降低波束旁瓣。所提算法在降低算法运算量的同时, 解决了波束旁瓣过高的问题, 并在低快拍、强干扰条件下具有较好波束形成能力, 算法稳健性好。     

基于二次编码的MIMO雷达阵列稀布与天线综合

研究MIMO雷达在阵元数有限、阵列孔径有限、水平维和垂直维分别存在最小阵元间距等约束条件下的天线方向图综合问题。MIMO雷达采用稀布天线,为了降低旁瓣电平,天线综合过程中同时考虑发射方向图和接收方向图的影响,将阵元间距的稀疏约束从规则栅格扩展为仅有两维坐标的约束,提出采用二次编码的改进遗传算法,有效地解决了MIMO雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。结合某工程要求给出了某MIMO雷达天线阵优化结果。仿真结果证实了方法的有效性。     

基于遗传算法的类零相关多相码设计

距离高分辨多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达体制下,目标回波可能跨越多个距离单元,因此要求发射信号在主瓣附近具有较低的自相关旁瓣和互相关。针对这一问题,提出了一种基于遗传算法的类零相关多相码设计方法。该方法选择具有零相关特性的零相关码集为初始群体,然后针对零相关码的特性,对遗传算法的交叉和变异操作进行了优化设计。通过把相关信号能量向远离主瓣的区域挤压,获得的多相码在主瓣附近具有较低的自相关旁瓣和互相关。最后,计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于自适应阵列理论的波瓣置零综合

本文给出了一种基于Gram-Schmidt正交化方法的自适应波瓣置零综合的新算法,此算法采用的是单元零点向量法,它不仅保持了已有算法在波瓣置零综合中的全部优点,而且在对付宽频带干扰及设置较宽的零点凹口时,阵列副瓣电平上升不大。与通常的算法相比,在设置相同的零点凹口情况下,副瓣电平下降了3～5dB。作为应用举例,本文同时给出了新算法与现已报导的RAMONA波瓣置零综合算法的计算机仿真的数值比较结果。     

收发全数字波束形成相控阵雷达关键技术研究

介绍了基于DDS技术实现系统幅相控制的8单元收发全DBF(数字波束形成)相控阵雷达的基本原理，并讨论了天线、全数字T/R组件、系统软件等各分系统组成。同时介绍了该雷达系统的工作过程、系统校正过程，还给出了实际测量的系统各发射通道的幅相误差、误差补偿后不同加权的发射方向图、零点形成发射方向图以及接收方向图。     

基于频域多目标测向的星载赋形天线调零算法

为了保证通信卫星在人为电磁干扰及复杂电磁环境下的正常工作,给出了一种用于星载赋形天线的频域多干扰目标测向及调零方法。该方法首先采用频域多目标测向算法实现多干扰源的方向估计;然后基于估计出的干扰源到达方向,采用带主波束保形的波束置零算法,以达到对主波束保形和多个干扰进行抑制的目的,较好地兼顾了调零深度与主波束保形效果这两个方面;最后分析了有多个干扰时该方法的性能。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性和可行性。     

宽带稀布阵列发射波束形成技术

对于宽带信号,干扰置零方法是一个难以解决的问题。若要抑制宽带干扰,需要方向图在宽带干扰方向形成凹口。针对线性调频信号,在确知信号和干扰方向的前提下,把窄带权和宽带权相结合,提出了一种宽带宽角发射波束形成新方法,该方法能在宽带干扰方向形成较宽零点;另外,阵元稀布在不增加阵元数和计算量的前提下,可提高角分辨率。最后,应用最佳稀布阵列,证明并仿真了新方法的有效性     

多处理器自适应干扰抑制系统

本文描述了一个采用多处理器的自适应干扰抑制系统，讨论了系统的拓扑结构、组成框图及测试环境、自适应处理算法，给出了用于雷达数字波束形成系统自适应干扰抑制的实验结果。     

高速并行发射自适应抗干扰算法及实验系统

在天线阵发射波束时进行方向图零点控制是现代雷达采用的先进技术之一.讨论了一种期望方向增益最大约束下的唯相位方向图置零算法,同时描述了相应的雷达自适应干扰对零阵列处理实验系统.理论分析和实验结果均表明该算法在大多数情况下一般都能有效置零抑制干扰,因此其实现具有很大的实际意义.     

SRV constraint based FIB design for wideband linear array

Frequency-invariant beamformer (FIB) design is a key issue in wideband array signal processing. To use commonly wideband linear array with tapped delay line (TDL) structure and complex weights, the FIB design is provided according to the rule of minimizing the sidelobe level of the beampattern at the reference frequency while keeping the distortionless response constraint in the mainlobe direction at the reference frequency, the norm constraint of the weight vector and the amplitude constraint of the averaged spatial response variation (SRV). This kind of beamformer design problem can be solved with the interior-point method after being converted to the form of standard second order cone programming (SOCP). The computer simulations are presented which illustrate the effectiveness of our FIB design method for the wideband linear array with TDL structure and complex weights.     

SC-FDE系统中用于快时变信道的改进的RLS信道预测

针对现有的时变信道递归最小二乘(RLS)预测算法收敛慢的问题提出了一种单载波频域均衡(singlecarrier–frequency domain equalization,SC-FDE)系统中改进的自适应RLS预测算法。这种预测算法依靠置零小能量路径使预测器在高输入信噪比下工作,和现有的RLS预测算法相比可以显著加快收敛速度,提高预测精度,并且比现有的RLS算法有更低的复杂度。     

宽带MIMO雷达频率不变发射方向图快速综合方法

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达的波形分集能力带来了灵活的发射波束方向图设计方法。针对均匀线阵提出了一种基于频率不变波束形成法快速综合宽带MIMO雷达发射方向图的方法,该方法利用频率不变波束形成法求解宽带MIMO雷达发射波形的频谱,采用交替矩阵匹配法设计恒模的发射波形。与基于两级迭代的宽带方向图综合方法（wideband beampattern formation via iterative techniques, WBFIT）相比,该方法无需矩阵求逆且迭代次数明显减少,大大降低了计算复杂度。计算机仿真结果表明,该方法具有与WBFIT法相近的宽带方向图综合性能,计算时间只有WBFIT方法的10％左右。     

数字波束形成——方向图和算法

本文给出了数字波束技术中和差波束自适应形成零点的算法,提出了同时得到和差波束自适应零点的一种设想。讨论了各路幅相误差对方向图副瓣及自适应零点的影响,提出了消除幅相误差影响的办法。指出了加权和LMS算法的不可互换性。