基于MVDR波束形成的FDA平台外干扰抑制

针对频控阵(frequency diverse array, FDA)在对与目标位置相近的平台外干扰进行抑制时, 传统FDA与非线性频偏结合不能实现距离-角度去耦合、对数递增FDA主瓣展宽较大和汉明窗加权FDA距离维旁瓣过高的问题, 在充分研究汉明窗加权的线性FDA(Hamming linear FDA, HL-FDA)方案的基础上, 对4种频偏方案的性能进行了分析, 提出采用FDA多输入多输出结构代替传统的一维均匀线性FDA结构, 通过结合最小方差无失真响应(minimum variance distortion free respinse, MVDR)准则, 将HL-FDA应用到MVDR自适应波束形成层面, 对平台外干扰进行抑制。仿真验证了HL-FDA在结合MVDR自适应波束形成算法后能有效地对抗距离-角度二维平台外干扰。     

用权系数迭代的自适应波束形成器抑制干扰

针对RFI(radio frequency interference)在高频地波雷达中不同距离元的分布特点,在比较现阶段不同波束形成器的基础上,提出一种应用基于权系数迭代法的自适应波束形成器来抑制RFI干扰的方法。该波束形成器的初始权向量是用MVDR(minimum variance distortionless response)算法来获得,而其后迭代法中的权向量是基于LCMV(linearly constrained minimum variance beamforming)算法在上一次权系数的基础上得到的。其中两算法中的协方差矩阵都是由不含雷达回波信号的远距离元阵列快拍来构成,从而增加天线阵的自由度。最后通过对实际雷达数据的处理,验证了该方法的可行性。     

基于MVDR的阵列信号波束域预处理算法

针对基于常规波束形成(CBF)的波束域方法在波束覆盖区域外存在方位不定强干扰源时多目标方位估计(DOA)失效的问题,提出采用最小方差无畸变响应(MVDR)的波束域预处理算法。该算法根据阵列接收数据自适应调整阵元权值,在波束覆盖区域外干扰源方位形成零陷,从而减小干扰对波束输出结果的影响。分析表明靠近波束覆盖区域的强干扰源对波束转换增益的影响有限。该算法进一步提高了波束域处理方法的抗干扰能力,仿真结果验证了该算法的有效性。     

多频雷达信号高分辨多普勒处理

提出了一种基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response, MVDR)算法和频率重采样技术的适用于多频雷达信号的多普勒处理方法。在接收时,多频信号分成多个独立分量,重采样技术被创新性地用来获取更多的独立样本数,使得获取一个有效的协方差矩阵成为可能。这样,常规的利用协方差矩阵进行真实功率谱估计的MVDR方法能够用来进行目标检测和多普勒分辨。仿真结果证明,提出方法的多普勒性能显著优于传统的傅里叶分析方法。     

PFDA阵列点状波束形成及干扰抑制特性研究

频率分集阵列(frequency diverse array, FDA)通过波束指向自由度的增加,为雷达系统在空间、时间以及频率控制等方面的性能提升提供了可能。针对现有文献中较少研究的平面FDA(planar FDA, PFDA)展开分析。首先,分析了PFDA阵列的阵列结构及接收信号处理机制,推导了PFDA阵列的线性增量-时变频偏增量。之后,在采用非线性频控函数的同时,将PFDA阵列划分为基于单边子阵、对称子阵以及交叉子阵的阵列结构,从而将一维FDA阵列的方向图解耦技术扩展到二维面阵。此外,研究了基于PFDA阵列的稳健波束形成技术。最后,仿真验证了本文结论的正确性。     

基于频控阵的递推最小二乘波束形成算法

频控阵通过在阵元间加入远小于载频的频率增量,使波束的空间分布距离角度二维相关。基于频控阵基本结构,引入两种接收信号处理机制,并对其进行理论推导分析,仿真表明两种机制均能有效接收信号。针对指向误差存在,导向矢量失配导致主瓣发生偏移问题,采用递推最小二乘波束形成算法处理。仿真结果表明,存在指向误差时,该算法在两种机制中均能在目标位置形成主瓣,在干扰位置形成零陷,验证了算法在频控阵中应用的稳健性。     

基于频控阵的改进ESB波束形成算法

频控阵由于其波束方向图具有的距离-角度二维依赖特性而受到广泛关注, 理想情况下基于频控阵的自适应波束形成技术, 能够从距离维和角度维增强期望信号并抑制干扰, 但实际系统中较大的指向误差和采样协方差矩阵失配会造成算法性能严重下降。针对该问题, 提出一种改进的基于特征空间(eigenspace-based, ESB)自适应波束形成算法, 并将其应用在频控阵多输入多输出接收处理体制中, 仿真结果表明在5°的指向误差内, -20 dB信噪比, 及小快拍数的非理想条件下, 所提算法仍然能在目标位置附近形成高增益, 并在干扰位置形成零陷, 克服了传统ESB算法低信噪比条件下算法失效导致的波束方向图畸变问题, 具有更好的适用性。     

基于FDA-MIMO雷达的主瓣SMSP干扰空时域联合抑制方法

主瓣干扰由于与真实目标位于同一个雷达波束宽度, 不仅会严重降低雷达对真实目标的检测与跟踪性能, 更难以在波束层面上受到抑制。来自主瓣的频谱弥散(smeared spectrum, SMSP)干扰可以在时频域对目标信号进行遮盖, 更可在空域上形成多个具有欺骗效果的假目标。针对此问题, 提出一种基于频控阵-多输入多输出雷达的空时域联合抑制方法, 利用盲源分离算法将目标与干扰分离在不同通道, 在获得目标距离信息后进行距离- 角度联合波束形成, 以提高输入信干噪比。该方法可以在不具有目标的距离先验信息条件下有效抑制主瓣SMSP干扰, 因此具有很好的适用性, 仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于频控阵MIMO雷达的低复杂度稳健波束形成算法

频控阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达基于发射端调制而具备的距离维自由度为主瓣干扰提供了抑制方案。结合自适应波束形成算法, 频控阵MIMO雷达能有效抑制主瓣范围内欺骗干扰信号, 但存在的信号环境复杂、导向矢量失配、采样快拍不足等问题将使算法性能恶化。针对该问题,提出了一种基于频控阵的低复杂度的稳健自适应波束形成算法。仿真实验表明, 相比于其他自适应波束形成算法, 所提算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)低采样快拍且存在导向矢量失配等非理想条件下形成的波束稳健性更强、计算复杂度更低, 有效实现了对目标的指示和对干扰的抑制, 克服了其他算法在非理想条件下性能恶化的问题。     

基于调制分集的MIMO DFT-S-OFDM系统

以离散傅里叶变换扩展正交频分复用（discrete Fourier transform spread orthogonal frequency division multiplexing,DFT-S-OFDM）技术为核心的单载波频分多址（single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA）方案,已经成为第三代合作伙伴计划长期演进项目上行多址技术标准。提出了一种基于调制分集的多入多出（multiple input multiple output,MIMO）DFT-S-OFDM方案。该方案将调制分集和Turbo码相结合,有效利用时间分集和空间分集特性,在衰落信道下,既可以使系统具有较低误码性能,又可以获得较高的频谱效率。仿真结果表明,在最优旋转角度下,通过较小复杂度的增加,提出的系统与传统基于比特交织编码调制技术的MIMO DFT-S-OFDM系统相比,可获得明显的性能优势。     

基于DPSCT和频谱校正的窄带干扰CBOC信号捕获算法

针对窄带干扰环境下组合二进制偏移载波(combined binary offset carrier, CBOC)信号难以被准确捕获的问题,提出了一种基于频域双相移组合陷波器(dual phase shift combination trap, DPSCT)结合批处理、频谱校正的捕获算法。该算法首先用陷波器对任意频点的窄带干扰进行抑制,再通过批处理提高处理速度,最后针对快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)过程中扇贝损失易导致捕获概率降低的问题,提出了基于部分匹配滤波器(partially matched filter, PMF)结合相位差+单点傅里叶变换频谱校正的捕获方法。仿真结果表明,该算法对在窄带干扰抑制后波形恢复和捕获概率等方面均有良好的性能,当信干比(signal to interference ratio, SIR)为-37 dB时,该算法较未校正之前捕获概率有4 dB的提高,并有效缩短了捕获时间。