基于卷积神经网络的空间导航信号自动抗干扰技术研究

由于空间导航信号在传输过程中易受其他信号的干扰,为此构建基于卷积神经网络的空间导航信号自动抗干扰模型。利用卷积层的局部过滤器,对输入的信号内积计算,将维数值传输至池化层局部求平均值,提取特征信号;对有用信号实施波束保形,使得在抑制干扰信号的同时保护有用信号,计算空间导航信号信噪比。由信道、天线阵面、自适应处理模块和组合定位系统构建自动抗干扰模型,实现对干扰信号的自动抑制。仿真实验结果表明,所提方法可对干扰信号精准估计,并将误差控制在最小,实现了确保有用信号不被破坏的前提下对干扰信号的有效抑制。

一种空时联合抗干扰方法研究

针对星地测控通信链路中的电磁信号干扰,提出空域时域联合的干扰抑制方法。利用地面阵列天线,分离不同方向的各类干扰,等效为接收端多个信道接收的远场信号。通过阵列天线各单元之间的相位差,进行信号波束形成和空间谱估计。采用空时联合干扰抑制方法,将一维的时域和空域干扰抑制拓展至时间与空间联合的二维域内,对干扰信号进行空时二维滤波,并对滤波算法进行了优化设计。通过对单个宽带干扰信号、3个宽带干扰信号的仿真验证,干扰抑制能力达到了80 dB。

改进的快速稳健任意阵列天线方向图综合方法

针对任意阵列天线的方向图综合问题,提出了改进的基于线性约束最小方差准则方向图综合方法。该方法充分考虑综合方向图和参考方向图之间的相对幅度对方向图综合的影响,通过对迭代公式增加一比例常数,使得两者之间的相对幅度对干扰功率变化率的影响增强,不仅提高了干扰功率的迭代效率,即降低了迭代的次数,提高了方向图的综合效率,而且使得迭代系数的取值范围得到了扩展,即降低了迭代系数对方向图综合的影响,增强了方向图综合方法的应用范围和适用性。仿真分析验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

修正的ISM频域宽带卫星波束成形

为了解决现有宽带卫星自适应波束成形存在相干信号源导致的波束成形复杂、频带信号信息无法充分使用、信源方位估计效果差等缺陷,本文提出了一种修正的非相干信号子空间方法(incoherent signal-subspace method,ISM)的频域宽带卫星波束成形算法。基于ISM算法,所提出的修正ISM算法运用修正多信号分类算法在子带对波束信号作谱估计改进,通过接收数据矩阵前向-后向空间平滑去相关处理,使其有效克服宽带信源相关性,获得了较好宽带波束成形效果。仿真结果表明:该算法可有效实现相关信号的宽带波束成形,并克服宽带干扰和自相关信号的波束成形等问题,从而取得了较高分辨率的优异性能。

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。

一种导航宽带抗干扰中的阵列幅相误差校正算法

针对复杂电磁环境下抗干扰导航接收机中存在的幅相误差问题,提出一种幅相误差有源校正的导航接收机抗干扰算法;该算法通过干扰和幅相误差构建阵列幅相误差数学模型;然后基于加权子空间拟合原理和最小二乘的方法估计阵列幅相误差系数;最后利用线性约束最小方差(LCMV)算法对修正的之后的接收数据进行干扰的抑制;并明确提出了导航抗干扰接收机的通道修正的解决方案。理论分析和仿真实验表明,估计的幅相误差系数与实际幅相误差非常接近;此方法可以准确在干扰方向上形成零陷并保留导航信号;信噪比在-10 d B的时候,幅相误差估计值逐渐收敛于真实值;并且随着信噪比的增加幅相误差估计精度也逐渐提高。所提算法能有效提高存在幅相误差通道的抗干扰的性能。

高阶累积量自适应波束形成的改进算法

针对线性约束最小方差(LCMV)算法在自适应波束形成时,存在的对噪声敏感、信噪比(SNR)较高时波束形成受小特征值扰动影响较大的情况。在基于高阶累积量的LCMV算法的基础上提出改进方法。该方法首先计算阵列接收数据的高阶累积量,然后对高阶累积量构造数据增广矩阵,进行奇异值分解求出伪逆,再用伪逆修正LCMV算法的权值,形成波束。仿真结果表明,相比于传统LCMV算法与基于高阶累积量的LCMV算法。算法能够有效地克服信噪比升高时小特征值扰动对波束形成的不良影响,且在较低快拍数下仍能有效形成波束。

基于RLS算法的自适应波束形成性能研究

针对阵列信号处理过程中,存在指向误差、阵元位置误差及阵元相位误差(统称为相位误差)时,常规线性约束最小方差(LCMV)算法性能急剧下降的问题,仿真分析了递推最小二乘(RLS)算法应用于自适应波束形成的稳健性。该算法采用递推法求取最优权矢量,收敛速度快,数值稳定性高,具有良好的输出信干噪比,能够最大程度的使方向图主瓣对准信号,零陷对准干扰。仿真结果验证了该算法在相位误差存在情况下的稳健性。

频控阵波束特性及波形控制研究

梳理了相关研究文献,对频控阵的原理及特性进行了仿真分析,重点针对频控阵波束控制的研究现状进行分析总结。分析了频控阵雷达的发射接收信号处理的3种机制,针对其中2种机制应用线性约束最小方差(LCMV)准则进行自适应波束形成仿真分析。最后,提出一种基于可变加载约束的线性约束最小方差准则算法,基于频控阵雷达第1种处理机制,采用窄带滤波器在第m通道中只滤出载频为fm的信号的原理。为减少运算量,对权矢量范数设定一个上界约束,采用最速下降法得到权矢量和导向矢量。仿真结果表明:算法在5°误差存在情况下,可以在目标位置形成大增益,干扰位置形成零陷,时间较第1种处理机制下的自适应算法减少了27.3%。

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。

基于信号子空间重构的鲁棒子区域Frost波束形成

本文针对一个感兴趣子区域内的宽带波束形成问题,提出一种基于信号子空间重构的鲁棒Frost波束形成算法.该算法的基本思想是利用一个矩阵滤波器从所估计的信号加干扰子空间中提取感兴趣信号(SOI)的特征分量;然后利用该特征分量重构信号子空间;最后利用重构的信号子空间构造一组线性约束最小方差(LCMV)准则,来保证SOI近似无失真通过.与现有的其他鲁棒Frost波束形成算法相比,本文算法的一个显著优点是在未知SOI实际波达方向与频带等先验信息的情况下,其导向与带宽均能够自适应地匹配SOI.因此在整个感兴趣子区域内,它都能获得接近最优值的输出信干噪比.理论分析与仿真研究验证了算法的有效性.