基于凸约束下泰勒估计的主瓣干扰抑制算法

针对真实信号协方差矩阵估计难以直接获取及低快拍条件下传统采样协方差矩阵存在较大误差的问题,提出了基于凸约束下泰勒估计的抗主瓣干扰波束形成算法。该算法首先利用凸约束下的泰勒估计法在低快拍数条件下对信号协方差矩阵进行估计。其次利用多信号分类算法进行波达方向估计,筛选主瓣干扰对应特征矢量。而后利用特征投影矩阵法对主瓣干扰进行抑制。最后,通过添加线性约束获得权值矢量进行波束形成。仿真结果显示,在低快拍数条件下,所提算法对信号协方差矩阵具有更高的估计精度,波束形成性能稳健且具有更高的输出信干噪比。     

基于交替方向乘子法的单天线ADS-B信号分离

广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)系统是一种针对空中交通管理的监视系统。然而，由于ADS-B信号传输的随机性不可避免地导致多个ADS-B信号之间的重叠。传统的单天线Capon算法由于频率估计误差导致算法性能下降，针对以上问题提出了一种非频率估计的ADS-B信号分离算法。首先，基于矩阵重构，将单天线ADS-B信号分离问题重新表述成一个与Capon算法类似，但是约束条件完全不同的非凸优化问题。然后，针对该非凸优化问题，使用了交替方向乘子法求解了该非凸优化问题。仿真结果表明，当非重叠的数据的长度大于1μs时，提出的算法就能有效地分离出重叠的单天线ADS-B信号。此外，即使在Capon算法已知重叠信号的频率精确而所提算法未知的情况下，所提算法的性能也优于Capon算法。     

期望信号稳健阻塞的协方差矩阵重构波束形成算法

针对期望信号导向矢量存在失配时自适应波束形成器性能下降的问题,提出期望信号稳健阻塞的干扰噪声协方差矩阵重构算法。首先,构造角度展宽的信号阻塞矩阵,完成回波数据中期望信号的分离,进而利用无污染的回波数据计算准干扰噪声协方差矩阵。接着,对准干扰噪声协方差矩阵做特征分解,借助矩阵投影变换完成干扰噪声协方差矩阵的准确重构。最后,对剔除掉干扰和噪声分量的采样协方差矩阵做特征分解,完成期望信号导向矢量的有效估计。理论分析和仿真结果表明,所提算法不仅具有近乎理想的性能,还具有较低的计算复杂度。     

FDA-MIMO雷达稳健抗主瓣距离欺骗式干扰技术

频率分集阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)雷达可利用距离维自由度在发射-接收频率域内对欺骗式干扰进行抑制。但当存在目标导向矢量失配和协方差矩阵估计误差时,其抗干扰性能损失严重。针对该问题, 在FDA-MIMO雷达中提出了一种基于稳健波束形成的抗干扰方法。首先, 对剔除了残留噪声的Capon谱估计器在信号(或干扰)域内积分来构造期望信号(或干扰)导向矢量; 然后, 利用不同信号导向矢量间的正交性获得干扰功率并重构干扰加噪声协方差矩阵; 最后, 用更精确的导向矢量和重构矩阵计算自适应波束形成器的最优权值, 提高干扰抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于FRFT的单基地MIMO雷达稳健波束形成算法

以单基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达系统为研究对象, 针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)形式的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号, 提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。所提算法首先利用LFM信号的特性, 对匹配滤波后的雷达回波信号进行分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT), 经化简得到峰值点作为阵列的观测值。而后, 利用观测值构建接收信号的协方差矩阵, 并使用Capon谱估计方法重构干扰加噪声数据协方差矩阵。最后, 通过求解优化问题估计实际导向矢量, 从而得到阵列的最优权值。通过计算机仿真实验, 验证了所提算法的有效性。     

基于遗传矩阵伴随求逆算法的抗干扰技术

为有效克服权值失配引起波束畸变的影响,提升卫星导航抗干扰的能力,提出了一种遗传矩阵伴随求逆算法,并用硬件实现了该算法。该算法利用上个时刻的协方差矩阵,结合新环境的特征估计下个时刻的协方差矩阵,使矩阵之间具有遗传特性,估算得到稳健的权值。1 000次蒙特卡罗仿真表明,该算法与采样矩阵求逆算法相比,具有更好的鲁棒性,波束畸变形成寄生零陷的增益平均深度减少了15 dB,降低了在抑制干扰时对卫星信号的影响。实测中,该算法相较于采样矩阵求逆算法对双干扰的抑制干信比提升了7~9 dB。仿真和实测的结果表明,该算法对卫星导航抗干扰性能改善效果明显。     

稳健的多通道SAR特征投影杂波抑制算法

针对强干扰目标信号污染影响传统的特征投影方法杂波抑制性能的问题,提出了一种稳健的特征投影方法。该方法首先构造与回波数据矢量对应的模归一化矢量,对其协方差矩阵进行特征分解,构造新的噪声子空间,最后将回波数据矢量向新的噪声子空间投影进行杂波抑制。理论分析和实验结果验证了该方法的有效性和稳健性。     

一种稳健的多主瓣干扰抑制方法

当训练数据含有期望信号时,传统的基于特征投影预处理的主瓣干扰抑制算法会产生严重退化。这是因为在期望信号的扰动下主瓣干扰对应的特征波束易产生峰值偏移,导致主瓣干扰难以完全去除,当多个主瓣干扰存在时尤为突出。通过估计信号与噪声功率并将期望信号功率置零重构干扰加噪声协方差矩阵,排除了期望信号的影响,使得主瓣干扰能够充分去除。进一步将主瓣干扰功率置零重构旁瓣干扰加噪声协方差矩阵进行波束形成,方向图较协方差重构法在旁瓣干扰方向上能够形成更深的零陷。仿真实验表明,提出的方法能够有效抑制多个主瓣干扰并具有良好的稳健性。     

IRS与人工噪声辅助的MIMO通信系统物理层安全方案设计

针对多输入多输出通信系统信息传输过程中的安全问题, 提出一种智能反射表面(intelligent reflecting surface, IRS)与人工噪声辅助的物理层安全设计方案。在该方案中, 首先基于系统保密速率最大化准则, 构建一非凸优化问题。由于该问题求解需联合优化设计基站波束赋形矩阵、人工噪声协方差矩阵及IRS相移矩阵，为易于求解, 基于均方误差准则, 对非凸目标函数进行等价转换。最后, 以交替迭代方式分别利用内点法和基于黎曼流形的共轭梯度下降算法, 求解波束赋形矩阵和人工噪声协方差矩阵以及IRS相移矩阵。仿真结果表明, 所提方案的系统保密速率在发送端具有较高的发送功率时, 优于其他几种方案。     

基于协方差拟合准则的降维空时自适应处理方法

最优空时自适应处理方法由于计算量大且需要大量的训练样本来估计杂波协方差矩阵而无法满足实际应用, 针对此问题, 本文提出一种基于协方差拟合准则的降维空时自适应处理方法。该方法首先对每个阵元收到的回波信号进行时域滤波, 然后通过协方差拟合准则构造了在高斯信源下与最大似然估计器渐近等价的优化问题, 同时我们将协方差拟合优化问题转换为半定规划问题, 并利用CVX工具包求解优化问题, 进而估计杂波加噪声协方差矩阵。仿真实验表明, 相比于现存在的多普勒滤波后空时联合处理方法, 该方法所需的训练样本数更少, 且杂波抑制性能更好。     

最优冗余线阵欠定信号双重构DOA估计方法

针对最小冗余线阵难以用于阵列设计的问题, 设计了一种性能相近的最优冗余线阵, 为实现相应阵列的欠定信号到达角(direction of arrival, DOA)估计, 又提出了一种基于两次重构的快速协方差向量稀疏表示方法。该方法利用凸优化中最优解条件, 实现了Toeplitz协方差矩阵的快速高精度重构, 进而基于构造的协方差向量稀疏表示模型, 实现了欠定信号DOA估计。仿真结果证明, 最优冗余线阵相较于其他稀疏线阵, 耦合影响更低, 测向精度更高, 所提算法较同类算法DOA估计精度更高。     

基于互质阵虚拟阵列空间平滑的相干信号DOA估计方法

针对相干信号波达方向(direction of arrival,DOA)以空间平滑方法为基础的算法中阵列孔径损失严重以及低信噪比环境下算法估计性能较差等问题,提出一种无需信源数先验信息的互质阵列相干信号DOA估计方法.首先,对互质阵列得到的协方差矩阵矢量化,在虚拟阵元空洞位置内插天线零元,重构协方差矩阵为Toeplit...     

精馏塔极小极大鲁棒非脆弱控制的研究

将极小极大控制器的设计应用于精馏塔模型。考虑系统和控制器同时含有不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,设计了鲁棒且非脆弱的极小极大控制器。考虑不确定性对系统破坏最大的情形,分别给出含有加性和乘性干扰增益的控制器存在条件。引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且性能指标上界最小的最优控制器参数。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的鲁棒性和非脆弱性。     

递归的稳健LCMV波束形成算法

提出了一种针对指向误差、阵元位置误差或阵元相位误差的递归的稳健波束形成方法。该方法基于导向矢量展开算法,在采用线性约束LMS算法递归搜索最优权矢量的同时,搜索真实的期望信号导向矢量。导向矢量的计算采用基于梯度搜索的最优化算法。该方法避免了常规LCMV算法的矩阵求逆运算,所需运算量小。对存在几种特定误差情况的计算机仿真结果表明,该方法稳态性能优越,对期望信号导向矢量的误差具有很好的稳健性。     

干扰极化捷变下的空域自适应滤波

雷达空域自适应滤波在应对极化捷变干扰时性能恶化, 因此研究了干扰极化捷变情况下, 雷达空域自适应滤波的性能。首先, 建立了极化捷变干扰的雷达阵列接收信号模型。其次, 对阵列接收数据构成的协方差矩阵进行研究, 得出一个干扰源在极化捷变时, 等价于两个不同方向的干扰源, 需消耗的雷达空域自由度为2的结论。进一步, 提出干扰极化捷变下的空域自适应滤波算法。最后, 试验验证了理论研究的合理性。     

干扰环境下用于GPS接收机的波束形成算法分析

以GPS抗干扰接收机为背景,研究了基于线性约束最小方差的波束形成算法MVDR和PI的抗干扰性能,分析了算法实现中由于协方差矩阵以及DOA估计误差所带来的性能损耗以及应用场合。在ULA阵和不同干扰信号DOA环境下,利用GPS软件信号源对算法进行仿真并分析了算法对SINR的影响。仿真验证了MVDR和PI对压制性宽带干扰的抑制能力。另外给出了算法输出SINR受期望信号和干扰信号"距离"影响的性能曲线,从而评估干扰源对GPS信号的影响,并为接收机定位解算中的星座选择提供一定的依据,以提高定位精度。