基于发射波束旁瓣零陷的低轨卫星干扰规避策略

随着宽带低轨卫星系统的迅速发展,Ku、Ka等通信频段逐渐趋于饱和,非静止轨道(NGSO)卫星在工作时难免对采用相同频率工作的静止轨道(GSO)卫星产生干扰。目前常采用空间隔离的策略来规避干扰,NGSO卫星始终会对共线区域产生最强的干扰,增大隔离角可以减少干扰但会大大损失卫星波束的有效覆盖范围。基于此,提出一种基于发射波束旁瓣零陷的干扰规避策略,通过建立LEO卫星坐标系将天线阵面按行、列阵元划分,在列阵元维度上采用稳健LCMV算法实现宽零陷,在行阵元维度上结合波束指向进行扩展,最终在共线区域方向上形成一条“零陷带”。通过仿真分析,所提策略能在规避共线干扰的同时有效减少LEO卫星的干扰规避隔离区,算法复杂度低,在卫星上易于实现。

机载数据链通信系统波束成形零陷展宽研究

机载数据链通信系统广泛应用于航空、无人机、通信、军事等多方面。然而其所处的高动态环境普遍受到强干扰影响,抗干扰能力亟待加强。本文研究基于空域抗干扰中的传统稳健自适应波束成形技术,针对机载平台干扰发生快速变化场景,干扰易被移除零陷范围而导致抗干扰算法失效问题,设计改进了一种适用于机载数据链的高动态环境抗干扰波束成形零陷展宽算法——施加旁瓣区域抑制约束的投影子空间分解(Sidelobe region Suppression Constrained EIGen-subspace decomposition,SSC-EIG)。该算法基于特征子空间投影法,事先得到干扰来波的大致范围的先验信息,施加旁瓣区域抑制约束并估计旁瓣干扰功率。仿真结果表明,在干扰方向高速移动时,阵列天线输出信干噪比明显提升。波束图零陷得到展宽,抗干扰稳健性进一步增强,并减轻了在高动态环境下无人机导航、导弹制导和地空通信等机载数据链路正确接收信令信号的困难。

一种新的波束形成零陷展宽算法

针对自适应波束形成器在干扰位置出现扰动时的输出性能下降问题,该文提出一种新的零陷展宽算法。该算法基于投影变换与对角加载技术的结合,首先利用投影变换技术对阵列接收数据进行预处理,结合对角加载技术,以此构造出一个新的协方差矩阵替代原来的协方差矩阵,再利用自适应波束形成技术得到零陷展宽后的波束图。仿真结果表明,该方法能有效展宽波束零陷宽度,加深零陷深度,达到抑制位置出现扰动的强干扰信号目的。该算法易于求解,对参数的选取具有较强稳健性,在低快拍条件下,依然能有效地工作,增强了自适应波束形成器稳定性。

Bartlett波束形成的波束零限权设计

为了抑制相干噪声源干扰,给出了一种Bartlett波束形成的波束零限权矢量设计方法,可以形成单个或多个波束指向性零点.经过理论推导给出了权的解析形式,其形式只与干扰源方位有关.与传统的自适应方法相比,它的权值不依赖于接收信号,因此具有更好的稳定性;当干扰方位确定时,权向量为只与干扰方位有关的固定形式,因此不需要实时计算,具有计算量小的优点.仿真结果表明,该权可以有效地对单个或多个干扰方向形成波束零限,且对旁瓣有一定降低作用,可用于抗相干噪声源干扰.

抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成算法

针对自适应波束形成器在干扰出现扰动或期望信号导向矢量失配时,性能急剧下降的问题,提出一种抗导向矢量失配的零陷展宽波束形成方法.首先通过投影变换技术对阵列接收数据进行投影预处理,构造一个新的协方差矩阵,以扩展干扰入射角度,展宽零陷;再根据期望信号入射的大致方位,对波束主瓣进行幅度响应约束,在约束区域形成稳定的响应幅度,达到抗导向矢量失配的目的.该方法可以转化为松弛半正定规划问题进行求解.仿真结果表明:该方法能有效展宽波束的零陷宽度,加深零陷深度,同时具有良好的抗期望信号导向矢量失配的能力,提高了自适应波束形成器在复杂环境下的稳定性.

一种相干信号自适应波束形成零陷展宽算法

针对传统自适应波束形成器在相干干扰位置出现快速变化时,输出性能下降,甚至干扰抑制失效的问题,提出了一种相干信号自适应波束形成零陷展宽算法。首先,对接收数据协方差矩阵进行解相干处理得到Toeplitz矩阵;其次,对协方差矩阵进行重构和优化;最后,进行零陷展宽和对角加载处理。仿真结果表明:该算法不仅能对相干干扰自适应形成宽零陷,而且可以灵活地控制零陷的深度和宽度;与Mailloux算法相比,在输入信噪比较高的情况下。

零陷加深的自适应波束形成技术研究

在干扰方向和功率稳定的情况下,传统的自适应数字波束形成器能有效抑制干扰、提高信干噪比,但在干扰功率起伏的环境下,自适应数字波束形成器不能持续可靠地抑制干扰。针对这一问题,给出了一种增强信号中的干扰分量,再进行自适应波束形成的处理方法。该方法能根据需要对自适应数字波束形成器的自适应零点的零深进行调整,提高系统的抗干扰性能。理论分析和仿真实验验证了该方法的可行性。

干扰子空间正交投影快速零陷跟踪波束赋形算法

该文针对LEO星载阵列天线抑制角度动态变化的有源干扰的需要,提出一种干扰子空间正交投影的快速零陷跟踪波束赋形优化算法。算法采用干扰子空间动态更新与迭代正交投影,不断快速修正零陷位置,并通过迭代傅里叶变换(IFT)技术进行优化加速。所提出的快速算法在整个干扰零陷跟踪过程中,具有稳健和精确的控制方向图主瓣赋形区形状和阵元电流激励系数动态范围的能力,同时具备自适应最小化方向图旁瓣电平的能力,适用于星载系统在线实时计算。仿真实验验证了算法的快速性、有效性和稳健性。

具有近场零陷权的自适应波束形成算法

近场干扰是影响远场定位和检测的常见问题。为了抑制确定区域的近场干扰,提出了一种具有近场零陷权的远场自适应波束形成的设计方法。算法通过构造包含近场干扰源的虚拟协方差矩阵,实现了具有近场干扰抑制能力的远场波束形成,并应用驻定相位原理,分析了近场干扰抑制对于远场期望方向波束的影响。仿真实验证明:该算法可实现远场波束形成的同时,在近场设计区域生成有效的零陷;当期望方向趋近零陷区域方位时,主波束的阵增益会下降,零陷区域方位愈靠近阵列端射方向、零陷区域距参考阵元的距离愈大,阵增益下降程度愈剧烈。

相干信号零陷加深自适应波束形成算法

针对常规自适应波束形成算法在强相干干扰情况下零陷深度不够,甚至干扰抑制失效的问题,提出了相干信号零陷加深自适应波束形成算法。该算法首先通过构造Toeplitz矩阵来解相干,接着重构和优化了干扰加噪声协方差矩阵,最后在相干干扰处自适应形成深零陷。仿真结果表明,该算法能在相干干扰处形成深零陷,且零陷深度可控,具有较好的鲁棒性。

自适应波束形成零陷优化抗干扰研究

数字波束形成(DBF)技术在相控阵雷达中已广泛使用,它是雷达空域抗干扰的重要技术。在传统的波束形成中存在干扰处的零陷较窄,干扰功率不稳定导致干扰零陷较浅的情况。旨在一体化解决上述两个问题,分析了零陷展宽和零陷加深的基本原理,推导了计算公式并进行了仿真;将两者综合考虑进行了推导和仿真,结果表明,进行零陷加宽和加深一体化设计,可以综合两者的优点,大大增强波束在干扰方向的稳健性,提高了雷达的抗干扰性能。

基于混沌遗传算法的宽零陷波束赋形方法

针对传统自适应波束形成技术形成的零陷较窄,可能引起无法准确对准干扰方向而产生抑制失效的问题,提出了一种基于混沌遗传算法(Chaos-Genetic Algorithm,CGA)的宽零陷波束赋形方法。该方法通过建立宽零陷波束赋形数学模型,采用融合混沌技术的遗传算法进行优化;利用混沌序列初始化粒子位置,并在遗传交叉算子中引入变尺度混沌扰动项,增强种群多样性和跳出局部最优的能力,实现全局和局部搜索能力的提高,有效提高收敛精度和加快收敛速度。仿真结果验证了采用新方法能够在预定位置形成较深的宽零陷,具有较好的稳健性。

基于仅相位加权的宽零陷低副瓣波束赋形方法

针对采用对阵元施加幅度和相位激励或位置扰动等传统宽零陷形成技术,存在工程实现复杂且难度较大的问题,提出了一种仅改变相位分布的阵列天线宽零陷低副瓣波束赋形优化算法。该方法通过建立仅相位加权的宽零陷波束赋形目标模型,采用融合混沌搜索技术的改进粒子群算法进行优化,获得阵列天线各单元的馈电相位分布,在不改变各单元馈电幅度分布的前提下形成预定宽零陷波束形状,并达到低副瓣设计要求。仿真结果验证了采用新方法能够保持低副瓣下形成较深的宽零陷,具有快速收敛和较好稳健性的优点。

自适应-自适应波束形成的零陷加深技术

对于大型阵列雷达,自适应-自适应波束形成(A-A DBF)是一种能有效减小运算量、易于工程实现的自适应波束形成方法,但在干扰功率起伏较大的背景下,其自适应抗干扰能力受到影响。本文给出了一种先增强A-A DBF协方差矩阵中干扰分量再进行自适应处理的方法。该方法可以有效改善干扰功率起伏对自适应波束形成的影响,提高系统的抗干扰能力。

大孔径光纤拖曳阵阵形畸变对波束零陷的影响

阵形畸变是大孔径光纤拖曳阵信号处理中必须考虑的问题,不同程度的阵形畸变会对后续的信号处理性能产生一定的影响。波束零陷技术是广泛应用于拖曳阵探测系统中的强干扰抑制方法,在本舰强干扰抵消和弱目标检测方面起着重要作用。论文对拖曳线列阵畸变为弧线阵形后对波束零陷性能的影响进行了研究。通过对不同畸变程度的弧线阵形进行仿真,对比分析了直线阵形与弧线阵形的处理效果。仿真结果表明,阵形纵坐标偏离横轴4m后若仍用直线阵形进行后续的信号处理,目标波束的主瓣变宽、测向精度下降、强干扰抑制效果变差、弱目标检测效果受到严重影响,此时必须利用阵形校正算法对阵形进行校正。

一种基于相干波束形成的零陷加宽算法

针对干扰信号和期望信号相干导致"干扰欠相消"以及由于干扰扰动而无法去除的问题,提出了一种基于前后向空间平滑的零陷加宽算法。该算法首先通过前后空间平滑方法去相干,并利用最佳下降的递推方法求得最优权矢量。再将此权矢量作为一个"标准"的输出权值,利用二次约束的方法加宽方向图的零陷范围。通过理论分析和实验仿真验证了算法的正确性和有效性。

基于粒子群算法的阵列波束宽零陷优化设计

作为一种新型的群智能随机优化算法,粒子群优化(PSO)算法在解决各种非线性复杂问题上得到了广泛的应用。研究了粒子群优化算法在阵列天线方向图零陷加宽技术上的应用,通过实例表明粒子群算法能够在较宽的角度区间上形成满足要求的零陷,在抗干扰应用方面具有较高的应用前景。

SDL阵列宽带零陷展宽波束形成

传统宽带自适应波束形成算法在信号带宽较宽时硬件实现困难且形成零陷较窄.针对此问题,利用传感器延迟线阵列结构替代传统的时域抽头延迟线结构,在此基础上提出基于空间响应偏差约束的宽带零陷展宽波束形成方案.对参考频率干扰信号方向邻域的波束响应进行最大值约束,然后利用SRV约束将零陷展宽,通过凸优化工具求得最优加权向量.仿真结果表明,该算法可在保证波束宽度的同时实现宽带零陷展宽.在零陷宽度设定为10?、零陷深度为-30 d B的条件下,零陷宽度实测值可以达到14.7?,且具有较高的输出信干噪比.

麦克风阵列中基于零陷波束形成的声反馈抑制

在教室和会场环境中,通常使用自适应控制方法进行声反馈抑制,但由于扬声器输出信号和麦克风输入信号之间存在强相关性,利用自适应控制方法进行声反馈抑制容易产生偏心估计问题。针对这一问题,提出在麦克风阵列中利用零陷波束形成实现声反馈抑制,该方法通过在扬声器方向上形成零陷,避免麦克风阵列采集扬声器的输出信号,达到声反馈抑制的目的。考虑到实际环境中噪声对声反馈抑制的效果有影响,利用加权最小二乘法迭代更新波束形成器系数。仿真结果显示,在有噪声的情况下,与最小二乘法、最小-最大法相比,加权最小二乘法对波束形成器反馈抑制性能的提升更有益。

任意阵列自适应波束形成零陷加宽技术研究

论文将基阵协方差矩阵扩展法和频散合成法运用到任意阵列,提出一种自适应波束形成零陷加宽技术。仿真计算表明,该技术可有效提高自适应方法的稳健性。在消声水池中对该技术进行了试验验证,试验数据分析证明了其在工程上运用的可行性。