基于功率倒置算法的GPS抗干扰天线研究

介绍了GPS信号的特点,以及功率倒置阵列原理,针对GPS接收机易受外来干扰的情况,提出了一种有效的GPS抗干扰方法-基于功率倒置算法的自适应天线阵列,采用最小均方误差LMS算法计算功率倒置阵的权值,给出了最优加权条件下不同干扰功率的天线方向图,表明功率倒置算法能使天线阵列在干扰方向上自动产生波束零陷,且随干扰功率的增强而加深.结合软件无线电的思想,探讨了自适应天线阵列中各单元的实现途径.     

调零天线中的空域极化域联合抗干扰算法

在期望信号功率较小情况下,强同频干扰容易造成系统灵敏度下降,比如卫星导航和卫星通信。采用一个4阵元正交极化阵列,可以通过空域和极化域联合方式对干扰进行抑制。阵列参考阵元位于圆心,其余3个阵元均匀分布在圆周上。自适应滤波采用功率倒置准则下的 LMS算法,该方法调整每个正交极化阵元权系数,使得阵列在干扰极化下等效的极化匹配因子接近为0,实现干扰抑制。算法无需信号空间信息,实现简单,同时使阵列自由度达到6,从而增加抗干扰个数。计算机仿真证明了4个阵元阵列可以有效抑制最多6个干扰,而且,通过极化域处理,即使干扰信号与期望信号入射角度相同,只要极化不同,也可以抑制干扰而保持对期望信号增益。     

利用单次快拍数据自适应处理的最小二乘算法

针对直接数据域最小二乘算法存在有效阵列孔径损失及自适应方向图旁瓣电平较高等不足,提出一种利用单次快拍数据进行自适应处理的改进算法.该方法基于直接数据域最小二乘箅法所得的权值,构造出一个变换矩阵,并对阵列接收的单次快拍数据样本进行预变换处理.形成子阵级输出后.根据噪声增益最小化准则,对各子阵进行自适应波束的形成,从而充分利用了所有阵元信息,不仅提高了有效阵列孔径,而且明显改善了阵列抑制严重非平稳干扰的性能.计算机仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于改进的线性约束最小方差圆阵方向图研究

本文提出一种改进的LCMV算法,解决了传统LCMV算法在被干扰或者接收天线平台快速移动时,可能由于干扰位置的扰动而出现自适应加权矢量和数据失配的问题.     

旁瓣对消(SLC)抗干扰技术在SPW上的实现

旁瓣对消技术是用来抑制雷达旁瓣干扰的一种有效手段。本文介绍了实现自适应旁瓣对消的功率倒置自适应算法;利用SPW对其进行仿真,仿真结果证明了在SPW建仿真模块的有效性。     

基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成

基于线性约束最小方差(LCMV)准则的自适应波束形成算法在实际中得到了广泛的应用,但当其应用到子阵级时,自适应方向图主瓣变形且旁瓣升高,抗干扰性能严重下降.针对这些问题,提出一种基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成算法,引入罚函数对自适应方向图进行约束使其逼近期望的静态方向图;同时在干扰子空间约束波束响应为0,对干扰信号进行抑制.该算法在有效抑制干扰的同时,能够使主瓣保形并保持较低的旁瓣,还能获得较好的输出信干噪比.通过阵列方向图及输出信干噪比的计算机仿真验证该算法的有效性.      

基于阵列天线的改进步长抗干扰算法

在空间电磁对抗环境错综复杂的情形下,所接收的导航信号很容易被干扰,信号极易因被干扰而无法正常接收。针对以上问题,本文基于阵列天线,对抗干扰算法进行了研究,为简化运算,避免求逆问题,提出迭代逼近的方法对权值进行更新。针对固定步长在权值收敛时的局限性,为了改善算法的动态输入范围,提高收敛速度,提出了一种新的变步长的功率倒置算法。该算法以输入信号的瞬时能量值为基础构造步长的更新模型,有效解决了因步长选取不当产生的矛盾问题。仿真实验表明,相比较于固定步长的抗干扰算法,本文所提的变步长算法可以有效提高权值收敛速度,并对干扰形成更深的零陷,具有较好的干扰抑制能力。     

频控阵波束特性及波形控制研究

梳理了相关研究文献,对频控阵的原理及特性进行了仿真分析,重点针对频控阵波束控制的研究现状进行分析总结。分析了频控阵雷达的发射接收信号处理的3种机制,针对其中2种机制应用线性约束最小方差(LCMV)准则进行自适应波束形成仿真分析。最后,提出一种基于可变加载约束的线性约束最小方差准则算法,基于频控阵雷达第1种处理机制,采用窄带滤波器在第m通道中只滤出载频为fm的信号的原理。为减少运算量,对权矢量范数设定一个上界约束,采用最速下降法得到权矢量和导向矢量。仿真结果表明:算法在5°误差存在情况下,可以在目标位置形成大增益,干扰位置形成零陷,时间较第1种处理机制下的自适应算法减少了27.3%。     

等边三角形面阵LMS算法的研究

天线阵元的排列是影响自适应数字波束形成的重要因素,自适应波束形成算法是数字波束形成的核心。本文对等边三角形面阵的阵元排列结构和阵列响应方向进行了研究,同时用LMS算法对等边三角形面阵进行了自适应波束形成的仿真,为等边三角形面阵其他形式的自适应算法提供了具体参考。     

一种基于FCGA的GPS自适应抗干扰算法

针对GPS卫星信号功率微弱易受干扰的特点,提出了一种基于浮点数编码遗传算法(Floating point number Coded Genetic Algorithm,FCGA)的GPS自适应抗干扰算法。首先分析了自适应阵的输出信号,给出了自适应阵方向图与加权矢量的关系式。然后根据线性约束最小方差准则,得到了一个有约束的多参量目标函数,并采用浮点数编码遗传算法对其进行了优化。最后为了验证该算法的有效性,以22单元改进的均匀圆形阵为研究对象,分别对自适应阵的方向图和输出信号干扰噪声比(SINR)进行了计算机仿真。结果证明,该方法能够在多个期望信号方向保持较高波束增益,同时在干扰信号方向形成很深的波束凹陷。在强干扰情况下,输出信号干扰噪声比SINR能够保持在定值附近,而不随着输入干扰功率的增加而降低,达到了抑制干扰的设计目的。     

基于时间反演的运动阵列远场功率合成

首先从理论上分析了时间反演技术运用于运动阵列近场功率合成的可能性及存在的难点和问题建立了基于时间反演技术的运动阵列远场功率合成数学模型。基于此模型,通过对信标信号从不同方向入射情况下的回溯信号波束指向进行仿真,证实了阵列辐射的TR信号可以实现自适应回溯并且比传统相控阵方法形成的合成波束能量更加集中;通过仿真获得单元天线设置为全向天线和有方向性天线时的合成信号主瓣波束3dB宽度,排除了由于阵列与目标点间的相对切向运动导致目标点脱离合成波束主瓣波束覆盖范围的可能性;分析了随机相位误差和波束指向误差对合成效果的影响,仿真结果表明:随机相位误差对回溯信号合成波束指向影响很小,但对信号的合成效果存在一定影响,由信号多普勒频移引起的波束指向误差对信号的自适应回溯影响很小。所得结论可为时间反演技术在远场功率合成的实际运用提供一定的理论依据。     

最小均方误差准则的自适应天线阵控零技术研究

本文针对基于最小均方误差准则的自适应天线阵方向图的控零技术进行研究。首先介绍了最小均方误差准则的基本理论,然后对基于该准则的自适应天线阵进行理论分析,最后对需要信号和干扰信号的到达方向发生改变以及干扰信号的幅值发生改变的两种情况阵的抗干扰性能。     

基于功率倒置阵的特征分析法

功率倒置算法能在干扰方向形成零陷,并且干扰越强,形成的零陷越深.但对于弱干扰源的情况,该算法形成的零陷不够深,对干扰的抑制有限.基于子空间理论,对功率倒置算法进行特征矢量的分析,揭示功率倒置算法实质,并通过对干扰子空间正交投影,使方向图在弱干扰的地方形成较深零陷.计算机仿真证明了该算法的有效性.     

Antenna sidelobe canceller of Kalman filter

The adaptive array antenna may be considered as a general sidelobe canceller. Directional interference suppression is based on a recursive state estimation of Kalman filter. For the stationary filter, this leads to an iterative solution of Wiener-Hops matrix equation. The performance of sidelobe canceller are studied by computer simulation. The result of simulation, shows that the sidelobe canceller may be regarded as a special case of an adaptive array atenna. Foundation item: Supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province (98J074) Biography: Hu Jia-yuan (1941-), male, Associate professor. Research direction: smart antenna, software radio.     

Efficient Signal Separation Method Based on Antenna Arrays for GNSS Meaconing

As an effective deceptive interference technique for military navigation signals, meaconing can be divided into two main types: those that replay directly and those that replay after signal separation. The latter can add different delays to each satellite signal and mislead the victim receiver with respect to any designated position,thus has better controllability and concealment capability. A previous study showed there to be two main spatial processing techniques for separating military signals, whereby either multiple large-caliber antennas or antenna arrays are used to form multiple beams that align with all visible satellites. To ensure sufficient spatial resolution,the main lobe width of the antenna or beam must be sufficiently narrow, which requires the use of a large antenna aperture or a large number of array elements. In this paper, we propose a convenient and effective signal separation method, which is based on an antenna array with fewer elements. While the beam of the array is pointing to a specified satellite, the other satellite signals are regarded as interference and their power is suppressed to a level below the receiver's sensitivity. With this method, the number of array elements depends only on the number of visible satellites, thus greatly reducing the hardware cost and required processing capacity.     

考虑互耦的改进型Vivaldi天线阵列优化设计

设计了一种改进的Vivaldi天线,采用基于指数和椭圆的混合渐变线方法,实现了天线的小型化设计,同时具有超宽带的性能。将该天线沿x轴组成了一个8元直线排列的天线阵列,采用有源单元方向图方法来考虑天线单元间的互耦,得到的阵列方向图与全波模拟结果吻合很好。与微分进化-连续蚁群优化算法的混合算法相结合,通过调整单元的激励幅度,实现了方向图的综合。与切比雪夫综合方法相比,可以获得更低的副瓣电平,同时减小了全波模拟的计算次数,节省了优化时间。