卫星通信下行链路鲁棒安全波束成形设计

针对多波束卫星通信系统下行链路存在多个窃听者的场景,在仅已知窃听者大概位置的条件下,提出了两种鲁棒安全波束成形(beamforming,BF)方案.一种是基于卫星总发射功率受限条件下的系统安全速率最大化准则,提出了基于广义瑞利商的鲁棒BF方案,得到了 BF权矢量的解析解.另一种是基于安全速率和卫星总发射功率约束下的安全...     

不确定权值下的鲁棒波束形成算法

提出了一种不确定权值下的鲁棒波束形成算法(robust beamforming algorithm with uncertainweights,RBAWUW),与以往文献中对阵列导向矢量的不确定性进行约束的方法不同,该算法是通过对权值附加一个球形或椭球形不确定集约束推导出来的.在这种新的约束下,RBAWUW算法能获得比传统鲁棒Capon波束形成器(robust Capon beamformer,RCB)更高的输出信干噪比(singal-to-noise-plus-interference ratio,SINR),而且新算法与标准Capon波束形成算法的计算效率几乎相同.理论分析和仿真结果均表明,RBAWUW算法是切实可行的.     

基于JADE-斜投影的鲁棒波束形成算法

针对矩阵重构类波束形成算法对阵列幅相误差敏感的问题,提出一种基于盲源信号分离和斜投影的矩阵重构鲁棒波束形成算法。首先,依靠盲源分离技术得到接收信号和混合矩阵,结合期望信号先验信息完成混合矩阵中信号导向矢量的搜索。然后,利用盲源分离得到的信号协方差矩阵完成阵列幅相误差估计。最后,基于幅相误差校准的混合矩阵和斜投影思想,构建各干扰的斜投影算子,将接收数据分别向干扰斜投影空间进行投影,得到对应的干扰信号,完成干扰噪声协方差矩阵重构。仿真结果表明,所提方法对阵列幅相误差具有较好的鲁棒性,验证了算法的有效性。     

一种非平滑相干干扰鲁棒的自适应波束形成器

针对文献报道的鲁棒自适应波束形成(robust adaptive beamforming, RAB)算法,分析了在存在相干干扰时其性能严重下降甚至失效的原因：通过将接收信号协方差矩阵分解为阵列流形矩阵左和共轭右乘一个矩阵P的描述形式,在存在相干干扰时,P为非对角阵,其非对角元素表征了信号与干扰间的互相关,该成分造成了RAB算法的失效;另表明：快拍数有限可视为特殊的相干干扰情况。为此,提出了一种构建P为对角阵的协方差矩阵拟合方法;并据拟合的协方差矩阵,给出了对非平滑相干干扰RAB方法。仿真验证了分析的有效性,所提方法在相干干扰时仍能实现非相干干扰时的性能,且收敛速度优于报道方法。     

基于复数权值FIR滤波器的宽带波束形成方法

提出一种用于水声通信的宽带恒定束宽波束形成结构.该结构首先采用时间延迟线补偿各阵元接收信号间整数倍采样间隔时延.接着通过希尔伯特变换等方法将补偿后的实信号转换为复信号.最后将转换的复信号通过复数权FIR滤波器滤波对信号的幅度和分数间隔时延进行补偿.对提出的宽带波束形成结构进行了仿真验证.仿真中阵形为12元体积阵,通信频带为3k-7kHz.仿真结果表明:在设计的通信频带内,不同频率对应波束的旁瓣级为20dB左右,主瓣差别小于0.1dB.     

L-DACS1系统干扰抑制与循环自适应波束形成方法

为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system, L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex, OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment, DME)信号干扰的问题,提出了正交投影干扰抑制与循环自适应波束形成的空域滤波方法。首先,利用正交投影算法抑制DME信号干扰;然后,利用OFDM信号的循环平稳特性,构建循环自相关矩阵,通过奇异值分解得到波束形成的最优权矢量;最后,利用最优权矢量进行空域滤波。仿真研究表明,该方法可以在OFDM期望信号上形成稳定的主波束,同时能够抑制DME信号干扰。且所提方法具有复杂度较低、低信噪比情况下波束形成算法鲁棒的优势。     

基于高斯-勒让德积分的鲁棒波束形成算法

针对矩阵重构类波束形成算法在协方差矩阵重构过程中计算复杂度较高的问题, 提出一种基于高斯-勒让德积分重构协方差矩阵的鲁棒波束形成算法。该方法首先根据信号导向矢量之间的正交性, 利用高斯-勒让德积分构建干扰信号空间; 然后将快拍数据投影到干扰信号空间, 剔除期望信号, 完成干扰噪声协方差矩阵重构; 最后将准阵列权矢量投影到信号空间, 修正导向矢量失配。仿真结果表明本文方法在视向误差、导向矢量随机误差条件下具有较好的鲁棒性, 且有效地降低了计算复杂度, 验证了算法的有效性。     

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。     

协同粒子群-模拟退火算法求解VRPSPD问题

研究逆向物流车辆路径(VRPSPD)问题,建立了VRPSPD问题的混合整数规划模型.利用启发式算法的特点构造求解VRPSPD问题的一种协同PSO_SA算法,设计了该算法初始种群的编码规则、信息交换策略、2-opt邻域解生成策略和SA算法中的冷却进度表规则.实验过程以典型算例为例进行了实验,并对重要参数进行了分析.实验结果表明,该算法对于求解VRPSPD 问题,可以有效提高车辆的负载使用率,避免因负载波动和最大负载能力约束而增加车辆总行程,在可以接受的迭代次数限制内可以收敛到满意解.     

PSO_ACS混合算法求解VRPSPD问题及仿真

构造PSO_ACS混合算法求解同时送取货的车辆路径问题(VRPSPD),通过将ACS算法中的信息启发式因子和期望值启发式因子用解空间中的粒子位置动态表示,将PSO算法和ACS算法有机结合起来;利用PSO算法自适应改进ACS中的启发因子,从而提高蚁群算法的适应性。并用动态改变惯性权重的参数的方法加快PSO收敛速度。最终采用Dethloff的典型算例进行仿真实验,验证了混合算法的可行性和有效性,在求解最优解和收敛性能方面具有一定的优势。