GNSS抗干扰接收机的自适应波束形成算法

针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机的抗干扰问题,以空-时自适应天线阵列为研究对象,提出了组合的自适应波束形成算法。该算法首先采用子空间正交投影技术消除接收信号中的强干扰信号,然后通过最大化相关后信号载噪比（carrier to noise ratio, C/N₀）约束准则加强GNSS信号质量。仿真结果表明,相对于传统的最大化阵列输出信噪比准则,最大化相关后信号C/N₀准则能够提高信号载噪比约4 dB。并且提出的组合算法可使接收机在有效抑制干扰的同时,又能够大大提高信号的捕获和跟踪性能。     

一种稳健的自适应波束形成方法

基于线性约束最小方差(linearlyconstrainedminimumvariance,LCMV)波束形成原理,根据贝叶斯估计理论,提出了一种基于加权的波束形成方法。该波束形成方法能够很好地克服LCMV波束形成对期望信号DOA误差特别敏感的弱点。仿真试验表明,该方法性能稳定,对期望信号DOA误差具有很好的稳健性。     

存在幅度/相位误差的稳健波束形成

基于线性约束最小方差准则(LCMV)的自适应波束形成器,在存在阵列幅度/相位误差情况下性能会显著下降。针对此情况,基于信号子空间与噪声子空间的彼此正交特性,对存在误差的信号导向矢量和干扰导向矢量,同时向信号子空间投影,然后对投影后的导向约束采用LCMV准则进行自适应波束形成。理论分析和仿真结果表明文中方法对阵列幅度、相位误差具有稳健性。     

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。     

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。     

一种简化的单约束波束形成方法

研究的是单约束最小无失真响应（MVDR）波束形成问题,在基于共轭梯度法（CG）的多级嵌套维纳滤波（MSNWF）基础上,提出了一种简化的单约束波束形成方法.该方法与原有的一般旁瓣对消器（GSC）波束形成方法相比,无需计算约束矢量的正交补,节省了计算量.文章还给出了两种方法的等价性证明.仿真结果表明新方法可行、有效.     

基于对角载入的鲁棒自适应波束形成算法

作为一种梯度自适应波束形成算法,LMS算法因简单有效而得到广泛的应用.但是在存在偏差的情况下,LMS算法的性能较差.针对上述问题,考虑信号方向向量的偏差对LMS算法性能的影响,提出了一种基于对角载入的鲁棒约束LMS算法,并对算法的对角载入因子和收敛性能进行了分析,给出了保证算法收敛的步长取值范围.该算法利用对角载入的特性,可有效的抑制各种偏差所带来的影响,收敛速度快,抗扰动性强,对信号方向向量的偏差具有较强的鲁棒性,从而可以保证阵列输出的信干噪比接近最优值.仿真实验表明,与传统约束LMS算法相比,基于对角载入的鲁棒自适应波束形成算法具有很好的性能.     

抑制快速运动宽带干扰的稳健波束形成算法

作者从宽带信号模型出发,通过对扰动干扰方向上空时二维导向矢量的分析,修正了权值训练期间得到的宽带干扰协方差矩阵,并结合对角加载技术,确定空时波束形成器的对角加载量,修正了多线性约束空时自适应波束形成算法的最优权值,推导出一种抑制快速运动宽带干扰的空时波束形成算法,该方法有效地实现宽带干扰的零陷加宽,提高了宽带波束形成算法的稳健性.     

基于Schur-Hadamard积波束形成的相干分布式信源参数估计

对于由本地散射导致的分布式信源参数估计,根据分布式信源空同角度信号密度的共轭对称特性,将相干分布式信源的方向向量化简为点信源方向向量与实矩阵的schut-Hadamard积,提出了一种基于Schur-Hadamard积波束形成的相干分布式信源中心波达方向和角度扩散参数估计算法.由于在约束条件中考虑了角度扩散,算法具有一定的鲁棒性,适用于角度扩散较大的场舍.仿真实验表明,与MUSIC类算法DSPE相比,基于Schur-Hadamard积的波束形成参数估计算法具有更好的信噪比性能和参数估计精度,更适用于复杂的通信环境.     

空间非平稳噪声环境下的自适应波束形成

提出了一种基于空间非平稳噪声环境下的自适应波束形成新算法。该算法通过估计噪声协方差矩阵,进行预白化处理,即可采用常规方法实现波束形成,克服了色噪声对波束形成的影响。计算机仿真结果证实了这一算法的有效性。     

对GPS军码信号的高效带限高斯噪声干扰分析

为提升带限高斯噪声干扰效率,以接收机码跟踪误差和星历误码率作为干扰效果评估指标,结合全球定位系统P(Y)码和M码信号的功率谱特点,对其不同干信比以及副载波调制相位下的最佳干扰带宽分别进行了理论公式推导和定量仿真计算。对拟采取的分布式带限高斯噪声干扰源功率合成问题进行了分析,得出增加干扰源数量虽然能减小合成功率〖JP3〗的相对损失量,但同时会提升合成功率出现小值风险概率的结论。因此,可按照实际所需的合成功率期望值设置最佳干扰带宽,选择数量适中、功率随机取值的分布式干扰源,进而达到提升干扰效率的目的。     

GPS接收机抗干扰自适应天线的设计

针对自适应算法实现过程中运算量大的问题,提出了数字与模拟相结合实现功率倒置自适应处理的方法。这种方法减小了数字信号处理部分的计算量,并为有用信号提供了一个独立的射频通道,提高了系统处理的实时性,而且降低了系统的复杂程度。通过实验验证了功率倒置阵的抗干扰特性,给出了在不同的角度上存在干扰信号时系统的稳态方向图的测试结果。与GPS接收机的对接测试表明,该自适应天线系统能大大提高接收机的抗干扰能力,而且易于对现有接收机进行升级。     

高速运动环境下GNSS接收机阵列抗干扰算法

全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)接收机高速运动状态下,干扰信号来向快速变化将导致阵列抗干扰算法性能下降,为此提出了基于干扰加噪声协方差(interference-plus-noise covariance, INC)矩阵重构的零陷加宽算法。首先,依据采样协方差矩阵相邻特征值之比估算干扰信号数目。然后,利用空间谱估计值粗略判定干扰信号来向,并根据零陷展宽需求重新设定干扰区域空间谱估计值。最后,以干扰区域谱估计值为基础重构INC矩阵,求解阵列权矢量。仿真实验表明,相比于其他零陷加宽算法,所提算法在相同展宽下的零陷更深,阵列输出载噪比(carrier to noise ratio, C/N₀)也高出5 dBHz以上。     

高速运动环境下GNSS接收机阵列抗干扰算法

全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)接收机高速运动状态下,干扰信号来向快速变化将导致阵列抗干扰算法性能下降,为此提出了基于干扰加噪声协方差(interference-plus-noise covariance, INC)矩阵重构的零陷加宽算法。首先,依据采样协方差矩阵相邻特征值之比估算干扰信号数目。然后,利用空间谱估计值粗略判定干扰信号来向,并根据零陷展宽需求重新设定干扰区域空间谱估计值。最后,以干扰区域谱估计值为基础重构INC矩阵,求解阵列权矢量。仿真实验表明,相比于其他零陷加宽算法,所提算法在相同展宽下的零陷更深,阵列输出载噪比(carrier to noise ratio, C/N₀)也高出5 dBHz以上。     

对GPS接收机多音干扰参数优化设置及效能分析

在对多音干扰信号建模及优势分析的基础上,以干扰等效载噪比(carrier-to-noise ratio,CNR)作为干扰效果评估指标,根据全球定位系统C/A码、P(Y)码和M码信号频谱特点,推导分析得到对3种伪码信号的多音干扰音调位置设置方法。考虑频域滤波影响,仿真分析得出对3种伪码信号的多音干扰音调数量统一确定原则。仿真结果表明,同等干信比下,参数优化设置后的多音干扰效能要优于匹配谱和带限高斯噪声,其造成3种伪码信号载波锁相环失锁所需最小干扰功率分别为-120 dBW、-108 dBW和-104 dBW,低于匹配谱的-115 dBW、-106 dBW和-102 dBW以及带限高斯噪声的-113 dBW、-105 dBW和-101 dBW。     

多干扰机反向交叉眼干扰分析

反向交叉眼干扰是近年来受到广泛关注的一种单脉冲角度欺骗干扰技术,为丰富反向交叉眼干扰理论,对多干扰机场景下的反向交叉眼干扰技术进行了分析。在分析过程中,通过严格地推导,研究了反向交叉眼干扰性能与反向交叉眼增益的关系;在此基础上,研究了多干扰机协同干扰时,干扰机对间存在的相对幅相差以及目标回波对反向交叉眼增益的影响,进而分析了上述干扰因素对反向交叉眼干扰性能的影响。仿真结果表明,干扰机对间的相对幅相差变小、目标回波相对干扰信号的相对幅度变小时,反向交叉眼增益增强,反向交叉眼干扰效果增强。     

对调频斜率极性捷变SAR间歇采样转发

研究了间歇采样转发干扰对调频斜率极性捷变合成孔径雷达（chirp rate polarity jittered synthetic aperture radar, CRPJ SAR）的干扰效果。建立了CRPJ SAR间歇采样转发干扰信号模型,通过推导得到干扰的成像输出以及假目标位置和幅度的解析计算公式。结果表明间歇采样转发干扰不仅能够在距离向形成等间隔分布的多阶假目标,而且当假目标阶数不为零时,在同一距离向存在3个沿方位向等间隔分布的假目标。仿真验证了理论分析的正确性。     

非高斯alpha稳定分布环境中自适应滤波及研究进展

讨论了非高斯alpha稳定分布噪声环境中的自适应滤波及其近十几年来的研究进展。以alpha稳定分布的线性理论和参数的最大似然估计理论为基础,发展形成了线性滤波和非线性滤波两大类算法。相对于高斯环境下的滤波,新滤波算法在脉冲噪声中的韧性得到显著提高。最后分别给出了两类算法在谐波恢复中的应用实例。     

双约束稳健Capon波束形成算法的分析与求解

针对Capon波束形成算法在导向矢量的不确定集和模约束下的求解问题,提出了新的分析和求解方法。通过对最优化问题进行深入分析,发现不确定集约束决定该算法的性能,而模约束只是起辅助约束作用,因此可以通过对不确定集约束Capon波束形成算法的解进行标量化处理,使其满足模约束而获得该算法的最优解。所提出方法不仅使得不确定集约束参数的选择更加简单,同时使得波束形成算法的性能改善达到最优。发现不确定集约束参数选择得越大,算法的性能改善越接近于最优,而此时对应于负加载。仿真分析验证了方法的正确性和有效性。