宽零点约束的宽带波束形成

为解决在空间指定区域内形成宽零点抑制宽带干扰的问题,该文提出了一种宽零点约束的宽带波束形成方法。该方法首先利用宽零点约束的窄带波束形成得到频域权值,再利用时域、频域宽带波束形成的等价性求解相应的时域波束形成权值。该方法能够在指定区域内形成期望深度的宽零点,数值实验结果证明了该方法的有效性。该文的方法具有权值计算复杂度低、滤波处理延迟小的特点,适合应用于实际的数字宽带阵列系统中。     

聚焦波束形成的一阶零点约束权

为解决由于强亮点源(以下称为干扰)的存在影响对弱亮点源(以下称为目标)的测量和分析,甚至无法得到弱目标噪声源声图的问题,给出了一种聚焦波束形成的零阶和一阶导数共同约束的零陷权(以下称为一阶零点约束权).该权可以在任意给定的多个位置形成零点,取得目标的位置和波形,并抑制干扰的旁瓣,且仅取决于干扰的位置,无需实时解算,运算量小、稳健性高.不同信噪比和信干比条件下,单个和多个干扰的仿真结果表明,该算法在常规的聚集波束形成无法得到目标噪声源声图的情况下,可以在单个或多个干扰位置形成零点,得到目标噪声源的声图.     

一种低副瓣宽零点的自适应波束形成算法

自适应波束形成算法能自动地将波束的主瓣对准期望用户信号的来波方向,零陷对准干扰信号的来波方向;但是常规的自适应算法形成的干扰零限比较尖锐,副瓣容易产生畸变,在干扰、天线平台快速移动的情况下,其性能将会严重下降。本文基于对权值的范数约束和对零点的最小二乘线性约束优化,提出了一种降低副瓣电平并且加宽零点的自适应波束形成算法。理论分析和计算机仿真结果证明了新算法的有效性     

一种低副瓣宽零点的自适应波束形成算法

自适应波束形成算法能自动地将波束的主瓣对准期望用户信号的来波方向,零陷对准干扰信号的来波方向;但是常规的自适应算法形成的干扰零限比较尖锐,副瓣容易产生畸变,在干扰、天线平台快速移动的情况下,其性能将会严重下降.基于对权值的范数约束和对零点的最小二乘线性约束优化,提出了一种降低副瓣电平并且加宽零点的自适应波束形成算法.理论分析和计算机仿真结果证明了新算法的有效性.     

频域宽带波束形成算法

宽带线性调频信号应用于相控阵雷达系统时,需采用宽带波束形成处理抑制宽带干扰.宽带波束形成会对线性调频信号的脉压结果造成影响,该文提出一种频域宽带波束形成算法,对数据先做快速Fourier变换再分频率柜进行宽带波束形成,在保证脉压处理性能的同时控制了运算量.该算法的运算量只有滑窗方法的10%左右.仿真结果表明: 该算法能有效地进行宽带波束形成抑制宽带干扰、保证脉压结果的性能.该算法更适合实时性要求高的相控阵雷达应用中.     

一种新的宽带波束形成算法

基于对角加载思想,针对宽带信号空时处理结构,将空时接收协方差矩阵进行特征值分解,并利用矩阵求逆定理推导出空时结构对角加载值的范围,得到空时结构对角加载波束形成算法的优化方程以及最优权向量的解.仿真结果表明,算法有效地对协方差矩阵估计进行了修正,增强了空时波束形成算法的鲁棒性.     

基于分数时延的宽带自适应波束形成

对于宽带信号,基于移相的窄带波束形成方法会导致方向图波束指向的偏移和主波束畸变,并且无法有效地抑制宽带干扰。该文提出了基于数字时延加抽头延迟线(tapped delay line,TDL)结构的宽带自适应波束形成方法。该方法采用数字时延滤波单元补偿宽带信号在波束指向上的相位和包络偏移,并用基于TDL的空时二维滤波处理抑制宽带干扰。分析和实验结果表明,该方法可以有效地合成空间宽带波束并抑制宽带干扰,提高信干噪比(signal-to-in-terference-plus-noise ratio,SINR)增益。     

自适应宽带稳健波束形成及神经网络算法

针对被动跟踪系统中阵处理的要求，建立了适应宽带稳健波束形成设计方法，用神经网络算法实现了自适应宽带波束形成，从理论上解决了自适应阵观察方向上的稳健设计问题，抛弃了自适应阵的时延补偿器，将正则网络应用于自适应宽带波束形成，解决了阵处理中求二次约束解的非线性规划问题，并能在毫微秒时间内收敛，不仅保持了二次约束自适应波束形成的干扰抵消能力，而且克服了软约束带来的阵指向性两端上的现象，所建立的阵处理器能抵消干扰达40dB以上，工作带宽达到2个倍频程。     

基于拉伸处理的宽带宽角波束形成技术

为了抑制宽带干扰信号,提出了一种宽带大扫描角接收波束形成新方法.该方法对接收线性调频信号做拉伸处理和窄带滤波,然后把宽带相位补偿权和窄带权相结合形成最优权.最优权在目标方向形成主瓣的同时在干扰方向形成宽、深的凹口,从而提高了输出信干比.经拉伸处理和窄带滤波的目标信号带宽大大降低,数据采样率也大大降低,因此计算量减小,利于工程实现.仿真结果表明,该算法可有效抑制宽带干扰信号,并具有较好的稳健性.     

一种双重约束的稳健自适应波束形成算法

针对最差情况下最优性能波束形成算法(WCB)仅具备对导向矢量误差稳健性的问题,提出了一种双重约束稳健自适应波束形成算法(DCRAB),在WCB的基础上增加了一个协方差矩阵误差约束条件,因而在理论上同时具备对导向矢量误差和协方差矩阵误差的稳健性.经过多次严格条件的释放,将非凸的DCRAB问题转化为凸的二阶锥规划问题(SOCP),最后可采用与WCB相似的方法求解.数值仿真结果表明DCRAB在输出SINR,DOA误差、有限采样点和方向图增益等方面都优于WCB和其他一些经典算法.     

基于导数约束的互谱降秩自适应波束形成

在导数约束基础上,提出了一种对阵列导向矢量失配稳健的互谱降秩自适应波束形成算法.通过在期望方向上设置多个线性导数约束,对阵列接收数据进行利用互谱能量的降秩处理,然后进行自适应波束形成.该算法不仅能够在导向矢量失配情况下获得较好的性能,并且弥补了传统稳健自适应波束形成算法运算量大的缺点.仿真分析表明,所提出的算法具有较好的稳健性能.     

基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽波束形成

针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能下降的问题,提出一种基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽自适应波束形成算法.该算法首先利用空间响应变化约束,实现宽带恒定束宽;然后在约束边界上推导最差性能最优方法的等式约束表达式,并利用拉格朗日乘子法求解最优权矢量;最后给出了拉格朗日乘子的取值范围.仿真实验和理论分析表明:该算法在实现恒定束宽的同时具有较高的阵列输出性能和较好的稳健性;另外,该算法的参数选取方法较为简单,避免了传统最差性能最优方法中的广义特征值分解、牛顿迭代及二阶锥规划求解等,计算量较低.     

一种宽带恒定束宽数字波束形成器的设计

该文提出了一种应用DFT正交预处理在数字波束形成（DBF）天线上实现宽带恒定束宽方向的方案。DFT正交预处理将宽带输入信号分解为频带内不同频率点的正交输出信号。采用遗传算法对参考频率上的复数权向量进行设计使陈列响应满足给定的方向图要求。其它频率点上满足宽带恒定束宽要求的复权向量可以根据参考频率上的复数权值通过折算求得。计算机方针结果表明该方案是有效的。     

采用幅度响应约束的鲁棒自适应波束形成算法

针对大导向矢量失配误差造成传统自适应波束形成算法鲁棒性下降的问题,提出采用幅度响应约束的鲁棒自适应波束形成算法。该算法首先对接收数据协方差矩阵失配进行建模优化,然后根据已知的多径相干信号大致来波方向信息对波束主瓣进行幅度响应约束,并利用所提引理将优化问题转化为迭代二阶锥规划问题,最后对权矢量直接进行求解获得最佳值。仿真结果表明:该算法能够针对多径相干信号形成多波束主瓣,自由控制波束主瓣宽度和纹波水平。当期望信号的方向偏差达到3.5°、输入信干噪比在-5~10dB范围内变化时,该算法的阵列输出信干噪比优于不确定集类算法0~6dB,对大导向矢量失配误差鲁棒性更高。     

基于非线性约束的可变对角加载自适应波束形成算法

提出了一种鲁棒波束形成算法。给出了一种基于可变角加载形式的方向图权向量形式,然后利用非线性约束条件对此权向量进行优化。新的算法可以在期望信号导引向量存在误差的情况下提供较好的输出SINR。仿真证明了新算法的有效性。     

基于非线性约束的可变对角加载自适应波束形成算法

提出了一种鲁棒波束形成算法。给出了一种基于可变角加载形式的方向图权向量形式，然后利用非线性约束条件对此权向量进行优化。新的算法可以在期望信号导引向量存在误差的情况下提供较好的输出SINR。仿真证明了新算法的有效性。     

基于空频滤波的并行单星约束波束形成算法

由于空域抗干扰算法形成零陷时会导致有用信号一定程度失真,提出了基于空频滤波的并行单星约束波束形成算法。针对宽带接收机的应用,在空频二维宽带处理器的模型下,将各阵元接收数据变换到频域;通过频域并行单星约束方程,保证信号带宽内每个频点上的信噪比,有效防止了传统算法对有用信号的衰减。最后,将每颗卫星信号逆变换到时域,便得到了干扰抑制之后的全部卫星信号。计算机仿真验证了理论分析的正确性和算法的稳健性。     

基于多约束波束形成的伪卫星远近效应抑制方法

提出一种基于多约束波束形成的伪卫星远近效应抑制方法(CLCMV),通过约束优化伪卫星的波束方向,对伪卫星信号功率强度进行抑制,使得伪卫星信号功率与真实导航信号强度一致,数字仿真和性能分析验证了这种方法的有效性。     

一种宽带数字相移波束形成算法及其DSP软件实现

介绍的波束形成算法通过正交调制法实现单频载波信号的任意相移,并采用Hilbert滤波器实现了90°移相器.讨论了在平面离散均匀间隔圆阵上实现多路波束形成的方法,并详细说明了在TMS320VC5416的DSP平台上的软件实现流程.通过与理论上的波束指向性函数图进行对比分析,证明了这种方法结果正确、处理速度快、易于工程实现.     

MIMO阵列宽带发射波束设计

研究了MIMO(Multiple Input Multiple Output)阵列的发射波束设计问题,通过仿真研究比较了几种窄带发射信号设计方法的性能.针对宽带信号发射波束设计问题,在发射能量约束条件下提出了三种宽带发射信号设计的方法:常规最小二乘波束图匹配方法,目标方位互相关系数最小化方法和最低旁瓣方法.通过目标函数和约束条件的等效变换将波束图设计问题转换为半正定锥优化问题,并采用高效凸优化算法求解,有效降低了高维优化问题的运算量.