双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究

在相干信号子空间法中确定聚焦矩阵时,对初始方向估计的偏差和聚焦频率选择的偏差都会影响最终的聚焦效果,甚至会使算法失效。针对这个缺陷,提出了一种双重优化的宽带聚焦波束形成算法。该算法利用稳健Capon波束形成算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,再对窄带数据利用2阶锥方法实现波束形成。计算机仿真以及湖试实验结果表明,该算法在保证波束恒定的前提下,在各个频率点都具有更低的旁瓣级。

宽带聚焦波束形成算法优化

通过聚焦的方法实现宽带信号的波束形成,可以得到更好的波束形成效果,而且运算量较小,精度更高。在聚焦过程中,聚焦矩阵和聚焦频率选择的偏差会直接影响宽带聚焦波束形成效果,严重时聚焦算法还可能失效,达不到宽带聚焦的目的。利用稳健Capon波束形成算法(RCB)算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,最后再对窄带数据利用二阶锥方法实现波束形成。仿真结果表明该算法得到的宽带聚焦波束旁瓣级更低、主瓣更窄。

一种稳健的宽带聚焦波束形成算法

将聚焦变换的思想与二阶锥规划方法相结合,提出了一种稳健的宽带聚焦波束形成算法。该算法首先将宽带信号划为多个窄带信号,再通过最佳聚焦矩阵,聚焦到最佳聚焦频率上,将宽带问题转换为窄带问题,最后利用二阶锥规划的方法实现窄带波束形成。计算机仿真验证了该算法的有效性。