非一致性噪声条件下的特征空间波束形成

由于水声环境的复杂性,阵列的噪声分布可能是非一致性的。当阵元噪声功率各不相同时,阵列协方差矩阵特征分解得到的特征子空间与真实目标的特征子空间之间存在误差,导致特征子空间波束形成算法的性能衰减。文章提出了一种新的非一致性噪声条件下特征子空间的估计方法,将阵列协方差矩阵对角线置0,进行特征分解估计的特征子空间将不受阵元噪声非一致性的影响。将该方法应用到特征空间波束形成算法,提高了非一致性噪声条件下特征空间波束形成算法的方位分辨能力。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

波达方向误差对对角加载波束形成的影响研究

文章回顾了对角加载波束形成理论的发展,列举了几种较常使用的求取对角加载因子的方法。通过多个仿真实例,着重分析了Xavier提出的基于无限随机矩阵理论的对角加载因子的方法,指出了其局限性--在期望信号的方向向量存在误差的时候,该方法产生自消现象,从而波束形成器的性能急剧下降。本文结合特征空间波束形成,根据期望信号的实际方向向量正交于噪声子空间,提出一种改进方法--先对期望信号的方向进行校正,再求取对角加载因子,从而加强了Xavier的方法对波达方向失配的稳健性。仿真实例验证了在信噪比不大的时候这个方法的有效性。

双层圆阵的自适应零点波束形成

离散圆阵是水声工程中的主要阵形之一,研究这一阵列形式下的阵列布放结构与波束形成方法具有重要意义。本文在分析均匀圆阵波束图的基础上,提出了采用双层圆阵来解决均匀圆阵波束图副瓣电平较高等问题,并将双层圆阵应用于自适应零点波束形成。首次将2种稳健的自适应零点波束形成算法即基于特征空间的自适应波束形成算法(ESB)以及能抑制相干干扰的多约束最小方差波束形成算法(MCMVB)在双层圆阵上实现,得到了较深的零陷。仿真结果表明,与均匀圆阵相比,双层圆阵的波束图有较低的副瓣电平,而且能够形成较深的自适应零点。