基于Householder多级维纳滤波器的全联通WSN分布式LCMV波束形成器方法

针对减少分布式LCMV波束形成器在全联通WSN中的计算量问题,提出基于Householder多级维纳滤波器(HMSWF)的分布式LCMV波束形成器方法.该方法通过有效引入HMSWF技术避免本地协方差矩阵估计及求逆运算,能以更少的计算量获得分布式LCMV波束形成器相同的输出性能.另外,还可以在递推过程中进行合理截断处理来进一步降低运算量.计算机仿真结果验证了算法的优良性能.

基于改良MUSIC和ADL-LCMV的自适应波束形成算法

针对相控阵天线系统常用方法中存在的对相干信源估计效果不好、波束形成受信噪比(SNR)影响较大的问题,提出基于改良多信号分类(MUSIC)和可自适应对角加载的线性约束最小方差(ADL-LCMV)的自适应波束形成算法。该算法首先对阵列接收数据进行共轭重排、构造增广矩阵,进而构造新的特征子空间,进行波达方向的估计,然后在LCMV算法的基础上引入自适应对角加载,形成波束。仿真结果表明:改良MUSIC算法能有效识别来波信号的方向,对相干信号的识别效果较好,优于空间平滑算法;ADL-LCMV算法在形成波束时能有效克服高信噪比下小特征值扰动带来的不良影响。

基于SD-LCMV算法的FDA平台外干扰抑制

针对频率分集阵列(FDA)接收机在抑制与目标位置接近的平台外干扰过程中,最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器在阵元数较大、导向矢量失配情况下出现的主瓣畸变问题展开分析。在采用重叠正弦频率分集阵列接收结构代替一维均匀线性频率分集阵列(ULA-FDA)接收的基础上,通过可变加载约束的最速下降线性约束最小方差(SD-LCMV)准则求解导向矢量失配时的权矢量,实现对阵列方向图主瓣的有效纠偏和保形。仿真验证了采用正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列具有最佳的主瓣宽度和低旁瓣特性。当存在2°的指向误差时,正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列经导向矢量修正得到的阵列方向图在有效抑制干扰的同时能够实现主瓣的纠偏和保形。

改进的树型WSN分布式LCMV波束形成方法

针对减少树型无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中分布式线性约束最小方差(linearly constrained minimum variance,LCMV)波束形成器计算量问题,提出基于Householder多级维纳滤波器(Householder multistage Wiener filter,HMSWF)的分布式LCMV波束形成器方法。该方法通过有效引入HMSWF技术避免本地协方差矩阵估计及求逆运算,能以更少的计算量获得分布式LCMV波束形成器相同的输出性能。计算机仿真结果验证了算法的优良性能。

基于子带SDL的LCMV宽带波束形成性能分析

对子带阵元延迟线(SDL)波束形成器的线性约束最小方差(LCMV)宽带自适应波束形成算法进行了性能分析。推导了子带LCMV算法的输出信干噪比(SINR)的解析表达式,对比了子带LCMV算法和全带LCMV算法的阵列响应性能,以及阵元数量、输入信噪比(SNR)和阵元间距对输出SINR的影响,并分析了子带滤波器组的参数对子带LCMV输出SINR性能的影响。仿真结果表明子带LCMV算法可有效提高性能,并可在不降低性能的条件下降低阵元需求。

基于改进最速下降LCMV算法的稳健波束形成

基于线性约束最小方差准则(LCMV)的自适应波束形成技术,在理想条件下能够在期望信号方向保证增益最大,同时在干扰方向形成零陷。但在实际阵列系统中,指向误差、阵元位置误差以及阵元相位误差均使得传统的LCMV准则算法出现性能下降。针对最优权矢量解算问题,提出了基于牛顿法及可变加载约束的改进SD-LCMV算法,并将两者与线性约束LMS算法及递归稳健LCMV算法进行仿真对比,结果验证了改进算法对误差的稳健性。

低数据率与低阵元数时LCMV和LCEC波束形成算法研究

研究了低数据率与低阵元数条件下应用线性约束最小方差算法(LCMV)算法和线性约束特征干扰相消器(LCEC)算法的相控阵雷达系统对干扰抑制和旁瓣压低性能。建立了均匀线阵接收信号模型,给出了LCMV,LCEC两种算法的原理,用仿真方法讨论了不同数据率和阵元数时LCMV,LCEC算法不同到达方向上的干扰与旁瓣抑制性能。结果表明:与LCMV算法相比,高数据率、低阵元数时LCEC算法在两个相隔角度小于1个主波束宽带的干扰来波方向上形成的零陷更准确;低数据率、低阵元数时LCEC算法的角度分辨率更高;低数据率、高阵元数时LCEC算法的副瓣电平抑制能力更强,高阵元数时LCEC算法保持了静态方向图的特征。

一种稳健的自适应波束形成器

当信号噪声比超过一定的门限时,线性约束自适应波束形成器对天线的幅相误差有很高的敏感度,即使在误差很小的情况下,期望信号也会如同干扰一样被抑制掉。该文通过对广义旁瓣相消器的阻塞矩阵加以改进,提出了一种对阵列天线误差有良好稳健性的自适应波束形成器。该方法基于广义旁瓣相消器结构,可方便地进行部分自适应,降低运算量。

基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法

针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数施加不等式约束,再通过拉格朗日乘子法和凸优化工具箱CVX(Con Ve X)分别在不等约束条件下求得权矢量的解析解和全局最佳解,以有效解决麦克风的增益、相位和位置等的不确定性造成的失配误差问题,提高频率不变波束器的稳健性.仿真结果表明:采用拉格朗日乘子法求解该算法的最优权矢量所得到的波束形成器对失配误差最不敏感,性能最稳健.

基于多级维纳滤波器的树型WSN分布式线性约束最小方差波束形成方法

为减少树型无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)中分布式线性约束最小方差(Linearly constrained minimum variance,LCMV)波束形成器的计算量,将多级分解技术用于WSN分布式波束形成技术中,提出基于多级维纳滤波器(Multistage Wiener filter,MSWF)的分布式LCMV波束形成器方法。该方法通过有效引入MSWF技术避免本地协方差矩阵估计及求逆运算,能以更少的计算量获得分布式LCMV波束形成器相同的输出性能,说明新方法继承了MSWF和分布式LCMV波束形成器的优点。计算机仿真结果验证了算法的优良性能。

TD-SCDMA上行链路波束赋形算法研究与仿真

研究了TD-SCDMA系统等距线形智能天线阵列的原理,上行链路最大输出功率赋形算法与线性最小约束最小方差波束赋形。搭建上行链路仿真平台,测试了两种波束赋形算法的性能。结果表明,线性最小约束最小方差算法在保证总功率不变的前提下,使得本用户信号的功率最大,因而能够使得干扰用户信号和噪声得到较好地抑制,可以将该波束赋形算法应用于TD-SCDMA系统上行链路。

波束形成算法指向误差时的稳健性研究

为有效克服期望信号方向存在指向误差而导致的阵列流形向量失配的问题,提出了一种基于支持向量回归机的波束形成方法.该方法在分析线性约束最小方差波束形成器的基础上,将支持向量机的损失函数引入到线性约束最小方差波束形成器的最优化问题中,从而使基于结构风险最小化原理的支持向量回归机算法与波束形成算法相结合.通过MATLAB仿真实验,在没有失配的理想情况和期望信号存在方向向量失配的情况下,选取不同的支持向量机参数以及信噪比,分析对2种损失函数的基于支持向量机的波束形成算法.仿真实验结果表明,该算法在期望信号方向存在指向误差时,依然能够保持较好的系统输出信噪比,具有一定的稳健性.

一种新的降秩广义旁瓣相消器

为了减少广义旁瓣相消器的计算量,提出了一种新的降秩广义旁瓣相消器,利用特征子空间构建阻塞矩阵,设计广义旁瓣相消器,比以往的降秩广义旁瓣相消器能够减少更多的计算量,仿真实验结果验证了该方法的有效性。

发射自适应置零数字多波束形成算法研究

针对传统多波束形成不能有效抑制干扰信号的问题,研究了几种发射自适应置零数字多波束形成算法,包括线性约束最小方差算法、正交投影算法、导数约束加宽零陷算法等,同时对这些算法进行了仿真对比分析,发现每种波束形成算法各自的优缺点,针对实际工程应用中不同的情况,提出了对应的解决方案。

一种改进的共形阵方向图综合方法

与传统阵列相比,共形阵安置更为灵活,应用更为广泛。然而,针对共形阵的方向图综合也更为复杂。传统的方向图综合方法对共形阵并不适用。通过在旁瓣区域施加虚拟干扰能够有效实现共形阵的方向图综合。如何通过迭代过程控制虚拟干扰功率的大小成为该方法的关键。现有的迭代方法一般存在收敛缓慢或计算复杂的问题。本文基于线性约束最小方差准则,提出了一种改进的共形阵方向图综合方法。该方法适用于任意阵型的方向图综合。仿真实验证明,该方法能加快收敛速度,并降低自适应波束形成器对迭代系数的依赖性。

应用于微型飞行器阵列天线的自适应波束形成器

微型飞行器的天线采用灵巧的自适应阵列天线。由于自适应阵列天线的幅相误差会引起线性约束自适应波束形成器的期望信号相消,本文根据微型飞行器自适应天线系统的设计,基于广义旁瓣对消器(G SC)结构,在频域中将阻塞矩阵赋予自适应功能,进而得到了一种改进的,可行的,稳健的自适应波束形成器。仿真试验表明,此方法对天线阵列幅相误差具有稳健性,降低了运算量,可以应用于微型飞行器二维自适应阵列天线,实现实时的波束形成。

GPS接收机空时二维抗干扰技术研究

随着干扰技术的发展,GPS抗干扰性能差的缺点日益突出,对于能有效用于工程应用的抗干扰方法的研究显得尤为重要。空时二维抗干扰方法是GPS接收机抗干扰技术上的重大突破。在已给空时二维自适应滤波的模型及原理的基础上,通过对自适应约束准则的分析及选择,进而对不同情况下的空时自适应滤波权值的频率-角度响应进行了数字仿真和分析,得出了空时自适应滤波抗干扰的一些有益结论及合理解释。

基于阻塞矩阵预处理的抗主瓣干扰算法

针对阻塞矩阵预处理的抗主瓣干扰算法会导致主瓣波束方向发生偏移且加载点平不易选取的问题,提出了改进的基于阻塞矩阵预处理的抗主瓣干扰算法。该算法从理论上进行了分析,并利用对加权矢量进行二次不等式约束来提高波束的指向性,对于约束方程的求解问题,提出了利用Lagrange乘数法进行求解。仿真验证表明提出的算法能够有效解决主瓣波束偏移,对加权值的选取提供理论指导。

基于线性约束最小方差原则的稳健快速自适应脉冲压缩方法

针对线性调频信号在距离单元内的回波采样点与目标点失配,即采样失配的情况下,自适应脉冲压缩性能下降的问题,对快速自适应脉冲压缩(fast adaptive pulse compression,FAPC)方法进行改进,提出一种基于线性约束最小方差(linearly constrained minimum variance,LCMV)原则的连续分块FAPC(contiguous block FAPC,CFAPC)方法。该方法将自适应波束形成方法类比到自适应脉冲压缩滤波方法中,首先在最小方差无畸变响应(minimum variance distortionless response,MVDR)原则保持增益的前提下增加零点约束条件,加宽零点凹口的宽度;而后对分块的协方差矩阵设置置零条件,抑制旁瓣能量,实现在采样失配情况下保持稳健的目的。实验结果表明,在脉内多普勒频移和采样失配同时存在的情况下,所提方法可以更好地抑制目标的距离旁瓣,具有较好的稳健性。

基于行星际闪烁望远镜的数字波束合成技术研究

对于拟建设的子午工程二期中的明安图行星际闪烁望远镜,数字波束合成技术是其中一项关键技术.针对现有数字波束合成算法无法满足行星际闪烁望远镜的应用需求,对现有的数字波束合成算法进行改进和优化,提出了一种适应于明安图行星际闪烁望远镜的波束合成算法.仿真结果显示,该算法能够很好地满足行星际闪烁望远镜的需求.同时,在单个波束的基础上,也提出了多波束合成的算法,并进行了算法的仿真.