一种空间谱估计测向中的低旁瓣电平波束合成算法

基于低旁瓣电平波束合成技术,是在旁瓣区域利用大量的干扰信号控制波束合成,通过迭代形成最优化权向量,主波束指向期望信号方向,旁瓣达到设计要求,使得空间谱估计测向的性能大大提高。该技术不仅适用于园阵也同样适用于线阵。计算机仿真结果证明了这种方法的正确性和有效性。

相位锥化低旁瓣和差波束方向图合成新方法

为了解决低旁瓣和、差波束方向图合成问题,提出了一种低旁瓣和、差波束方向图合成的新方法。在相位锥化加权情况下,利用阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换对关系,根据给定的阵列因子应用循环迭代方式获取阵元激励系数,最终使其达到初始旁瓣要求。该方法解决了传统低旁瓣和、差波束方向图合成方法中存在的搜索次数多、计算量大、鲁棒性差的缺点;另外该方法可以有效解决阵元缺损情况下,均匀线列阵的低旁瓣和、差波束方向图合成问题。算法仿真验证了该方法的有效性。

低副瓣任意波束直接合成算法研究

在传统阵列天线波束赋形设计中,通过对阵元天线辐射方向图进行幅度相位加权,获得阵列合成方向图.通常阵元激励幅度相位权值的获取,取决于优化算法对目标方向图和阵列合成方向图的对比,通过对阵元激励幅度相位进行大量随机选参后,获得优化结果.由于算法通常是基于相关的阵元方向图,且算法中缺乏副瓣抑制机制,使得方向图合成效率不高且副瓣效果通常不理想.该文设计了一种任意波束直接合成算法.该方法首先在阵元方向图的基础上获得一组互相独立的高增益窄波束(自由基波束),然后基于此波束进行方向图的直接合成,使波束赋形问题统一到基于自由基波束权值运算的范畴内,对波束赋形问题进行了统一,避免了未知参量的随机优选过程,极大提升了阵列天线波束赋形设计的效率.同时在自由基设计的过程中结合了副瓣抑制机制,且这种副瓣抑制机制与波束赋形过程互相独立,使合成波束的副瓣天然地具备了低副瓣的特征.

幅度锥化低旁瓣和差波束方向图合成新方法

为了解决传统低旁瓣和、差波束方向图合成方法中存在的搜索次数多、计算量大、鲁棒性差的缺点,提出了一种低旁瓣和、差波束方向图合成的新方法.该方法在锥化加权情况下,利用阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换对关系,根据给定的阵列因子应用循环迭代方式获取阵元激励系数,最终使其达到初始旁瓣要求.应用该方法还可以有效解决阵元缺损情况下,均匀线列阵的低旁瓣和、差波束方向图合成问题.仿真验证了该方法的有效性.阵元未缺损情况下,和、差波束方向图的合成效率分别为99.64%和98.77%,阵元缺损情况下,和、差波束方向图的合成效率分别为90.03%和79.67%.

一种广域稀布雷达低旁瓣波束形成方法

广域稀布雷达具有抗干扰、抗摧毁能力强等优点,但是其方向图会因阵元稀布而存在大量的高旁瓣;提出一种脉组内捷变频联合波束形成方法,通过在雷达的连续脉组内发射不同频率的信号,并将不同频率的信号进行相参合成,在使主瓣电平不变的情况下,得到更低的旁瓣电平;通过与遗传算法相结合,并设定适当的约束和适应度函数,经迭代优化后的布局,可以得到具有更低的旁瓣电平的方向图;仿真结果表明:经该方法优化后,广域稀布线阵旁瓣电平降低至-11.85 dB,广域稀布面阵方位向和俯仰向旁瓣电平分别降低至-14.18 dB及-14.73 dB;该方法可以有效降低广稀疏阵列的旁瓣电平。

平面阵低旁瓣波束形成方法研究

针对实际应用中需要降低旁瓣电平的问题,对阵元数目为324的均匀平面阵列进行波束形成仿真,分析比较了基于LCMV算法的2种低旁瓣波束形成方法的仿真结果。仿真结果表明,2种方法都能够有效地降低旁瓣电平,提高主瓣和副瓣最大电平之比。在主瓣和副瓣最大电平之比相同的情况下,权值迭代方法与协方差矩阵迭代方法相比具有更大的波束增益。在迭代次数相同的情况下,协方差迭代方法具有更高的主瓣和副瓣最大电平之比。

改进爬行动物搜索算法的线阵波束形成研究

针对最小方差无畸变响应方法在已知先验信息的情况下抗干扰性能较差的问题,提出了基于改进爬行动物搜索的波束形成方向图控制算法。该算法通过设置合适的适应度函数,迭代寻找最优权值,并利用其实现对方向图的控制。首先采用Sobol序列对种群初始化方法进行改进,获得更均匀的种群初始分布;其次,改进进化因子提高该算法的收敛速度;最后,为了增强抗干扰性能,对适应度函数进行改进,使方向图旁瓣更低。仿真实验表明,相较于传统算法,该算法可以获得更深的零陷并将其准确的对准干扰来向,同时降低峰值旁瓣电平,提高了对干扰的抑制能力,使得元启发式算法在波束形成领域更具应用价值。

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。

一种低计算复杂度的球面稀疏阵列优化算法

传统稀疏阵列优化算法的计算复杂度高,对球面相控阵列的工程实现有很大影响。基于半球面共形阵列,给出了一种低复杂度的稀疏优化算法:位于半球面中间的阵元满阵分布,其他位置阵元均匀随机分布。通过计算机仿真,对满阵分布的层数进行了优化。仿真结果表明,所提算法能够有效降低旁瓣电平,且优化后的阵列仍关于球面中心对称分布。

模拟退火算法的共享孔径多波束形成

提出一种基于模拟退火算法的共享孔径多子阵交错分布方法,该方法以波束频率不同为约束条件,以天线阵列的栅格间距和阵元位置为优化变量,两个子阵的峰值旁瓣电平为目标函数。首先,约束阵元栅格间距,设置最小间距和最大间距,确定阵元位置分布后计算阵元的栅格距离,然后利用模拟退火算法优化阵元栅格间距和阵元位置分布,计算并保存目标函数值,最终生成不同频率、不同指向的两个波束。仿真结果表明,所提算法能有效地降低两个子阵的峰值旁瓣电平,且形成的两个不同频率的波束方向图性能相似。

加权直接数据域波束形成

为解决直接数据域(direct data domain,DDD)算法波束形成旁瓣电平高的问题,在约束优化的基础上提出了加权DDD波束形成算法。加权算法首先根据波束指向或者预成波束方向给出合适的主瓣宽度,然后在旁瓣区域约束最高旁瓣电平的高度,达到旁瓣抑制的效果。仿真分析了固定旁瓣电平变化主瓣宽度和固定主瓣宽度变化旁瓣电平两种约束优化形式。结果表明,加权DDD波束形成具有良好性能,能在预设主瓣宽度略宽于原波束主瓣宽度时,旁瓣电平能够满足预设要求。

共形球面天线阵列的宽凹陷波束赋形与凹陷测量技术

针对干扰方向在某个角度区域内不能精确估计的工程实际问题,可应用宽凹陷波束赋形技术提高信噪比。根据共形球面天线阵列的阵元位置分布,提出了一种适用的宽凹陷波束赋形和凹陷宽度计算机测量技术。建立了该优化问题的适应度函数模型并应用遗传算法优化设计了赋形波束,仿真结果论证了遗传算法进行波束赋形和测量的有效性和稳健性,并拟订了波束凹陷宽度的计算机测量系统。

基于改进布谷鸟算法的稀布线阵方向图优化

降低峰值旁瓣电平对提高阵列天线性能有重要意义,采用传统智能算法易出现搜索精度不高、陷入局部最优等问题。为了提高优化效率,提出一种基于新的更新策略的混沌布谷鸟搜索算法。该算法首先使用混沌映射Sinusoidal代替固定步长因子,利用混沌算子的无序和遍历性提高算法的全局搜索能力;其次,分别针对上一代的最优种群、非最优种群和单个个体提出不同更新策略,使种群跳出了固有的更新模式,避免算法过早进入收敛。在稀布线阵仿真实验中,通过对比4种传统优化算法,该算法可以更有效地抑制线阵方向图峰值旁瓣电平,使优化效果得到了显著提升。

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.

基于二次组阵的低旁瓣波束形成方法

为了有效地降低阵列天线在数字波束形成过程中旁瓣水平,提出了一种通过二次组阵实现的低旁瓣自适应波束形成方法。在阵列相互重叠的子阵划分基础上,通过子阵对期望信号及干扰信号进行自适应波束形成,实现对期望信号的增益接收以及对干扰信号的深度抑制。在子阵数字波束形成的基础上,对各个子阵的输出运用二次组阵的方法,对二次组阵的方向图在约束条件下进行波束合成实现对子阵方向图中旁瓣的对消补偿,从而达到降低旁瓣的目的。通过理论分析和实验仿真表明,与常规LCMV方法相比,基于二次组阵的波束形成方法在保证了对干扰信号深度抑制的同时,有效地降低了方向图中的旁瓣水平,提高了系统的抗干扰性能。