移动强干扰条件下大孔径阵列稀疏空间谱估计

无源声呐阵列的目标方位估计性能受到强干扰的显著影响,在干扰源快速移动时大孔径阵列还可能存在快拍不足的问题,为此提出一种结合波束域预处理以实现干扰抑制和数据降维的稀疏空间谱估计方法。首先在预处理阶段对干扰方向形成自适应零点,并通过协方差矩阵锥化展宽零点,然后对预处理后的波束域数据应用稀疏贝叶斯学习进行空间谱估计。与现有方法相比,波束域预处理可以有效减少阻带范围内干扰声源的影响,提高通带范围内空间谱估计的精度和计算效率,零点展宽可以进一步加强稳健性,避免出现快拍不足问题。仿真分析和海试结果表明,所提方法在移动强干扰条件下仍能准确估计目标声源的多途到达角,且计算时间远低于阵元域稀疏方法。

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。

Resource allocation with CCI suppression for multiuser MIMO-OFDM downlink in correlated channels

To minimize the overall transmit power while maintaining a constant data rate and target BER, a downlink adaptive resource allocation algorithm with jointing the exclusive manner and the shared manner is proposed for multiuser MIMO-OFDM system in correlated channels. The algorithm allocates all the subcarriers to different users according to their spatial correlations. The users with high spatial correlation are allocated in the same group and the exclusive manner is applied. The shared manner with an improved null broadening method, which improves the performance of co-channel interference （CCI） suppression and decreases the number of transmit antennas required, is applied between the different group users. As the user＇s direction of departure （DOD） changes very slowly, a looking up table method is used to reduce the computational complexity. The simulation results show that despite the angle spread of DOD, when compared with the exclusive manner, the proposed algorithm improves the spectral efficiency, and when compared with the TDMA-ZF （zero forcing） shared manner, the proposed algorithm decreases the total transmit power by at least 1 dB.

高动态场景下的极化空时零陷展宽算法

在高动态场景下,干扰源相对于抗干扰天线快速运动,传统抗干扰算法会零陷失配,导致抗干扰性能失效。为此,提出一种极化空时多维域联合的协方差矩阵锥化(CMT)算法。基于Laplace分布构造锥化矩阵来模拟干扰运动状态,通过锥化矩阵与原始协方差矩阵重构新的协方差矩阵实现零陷展宽,结合最小方差无失真响应(MVDR)准则求解阵列权矢量。仿真结果从波束方向图、输出性能和卫星捕获结果3个方面证实了所提算法在干扰位置快变情形下的稳健性,即使在干扰信号和导航信号具有相同的方位角和频带时,也能有效抑制干扰。

一种改进的零陷展宽波束形成算法

针对常规自适应波束形成器因零陷较窄、在出现干扰运动时输出性能下降的问题,提出一种基于投影变换和虚拟天线技术的零陷展宽波束形成算法,利用干扰导向矢量和矩阵锐化技术构造投影变换矩阵,并用其对接收数据进行预处理同时结合对角加载技术得到新的协方差矩阵,引入虚拟天线技术扩展协方差矩阵和导向矢量进行自适应波束形成.算法在零陷展宽的同时可以加深零陷,能有效抑制快速运动干扰,提高阵列天线波束形成的输出性能.仿真结果验证了算法的有效性和优越性.

CD4^(+)T细胞亚型及其相关炎性因子在NE-FE-COPD患者中的表达及意义

目的探讨中性粒细胞优势型频繁急性加重型的慢性阻塞性肺疾病(NE-FE-COPD)患者CD4^(+)T细胞亚型及其相关炎性因子的表达及意义。方法选取2019年3月至2021年3月在该院治疗的COPD患者为研究对象,按照不同表型分为非频繁急性加重型COPD组(IE-COPD组,n=11)、嗜酸性粒细胞优势型频繁急性加重型COPD组(Eos-FE-COPD组,n=13)、中性粒细胞优势型频繁急性加重型COPD组(NE-FE-COPD组,n=15),肺功能正常及吸烟史>10包/年者为对照组(CTRL组,n=9)。采集各组支气管肺泡灌洗液(BALF),流式细胞术检测CD4^(+)T细胞亚型表达,ELISA测定炎性因子水平,分析其与肺功能和急性加重频率的相关性。CD4^(+)CD28^(null)T细胞和CD4^(+)CD28^(+)T细胞与人气道上皮细胞(hAECs)进行共培养后分为co-culture组和Control组,免疫荧光染色观察hAECs紧密连接损伤情况,RT-qPCR和Western blot检测ZO-1和occludin mRNA及蛋白表达水平。结果NE-FE-COPD组BALF中CD4^(+)CD28^(null)T细胞占比、白细胞介素(IL)-1β水平高于CTRL组、IE-COPD组、Eos-FE-COPD组,差异有统计学意义(P<0.05)。CD4^(+)CD28^(null)T细胞占比、IL-1β水平与肺功能呈负相关(P<0.05),与急性加重频率呈正相关(P<0.05)。与Control组比较,co-culture组hAECs紧密连接受损,ZO-1和occludin mRNA及蛋白表达水平降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论CD4^(+)CD28^(null)T细胞和IL-1β可能参与NE-FE-COPD的发生和发展。

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。

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.

一种零陷展宽稳健旁瓣相消算法

受到实际条件的限制,自适应旁瓣相消器通常不可能频繁地更新自适应权值,使得其在对抗空域非平稳干扰时,会出现权值失配现象,严重影响干扰抑制性能。该文从空域密集干扰产生宽零陷的角度出发,提出一种适用于自适应旁瓣相消器的零陷展宽算法。该算法通过对主通道的合成权值和辅助天线间的协方差矩阵同时进行锥削实现零陷展宽,锥削向量和锥削矩阵只与阵元位置和展宽宽度有关,可以离线计算,在线直接调用,实现简单,适合工程实际使用。仿真实验证明,该文方法可以有效展宽自适应零陷,增强自适应旁瓣相消器对抗空域非平稳干扰时的稳健性。

基于多参数二次规划的零陷展宽和旁瓣控制方法

自适应波束形成算法能将零陷自动对准干扰方向,但在干扰源角度抖动等情况下,会使自适应权和数据失配.此外,在快拍数较少的情况下,传统的自适应波束形成方法可能会出现很高的旁瓣.针对上述问题,提出了一种有效的基于多参数二次规划的零陷展宽和旁瓣控制方法.首先,利用锥化矩阵修正采样协方差矩阵展宽干扰源的零陷;然后,用主瓣区域外的多个二次不等式控制旁瓣;最后用多参数二次规划方法求解优化问题.该方法不仅能获得更高的阵列输出增益,而且可以通过实值计算得到最优权向量.仿真结果验证了算法的有效性.

抑制运动强干扰的稳健波束域目标方位估计方法(英文)

为了减小来自旁瓣区快速运动的强干扰对波束域高分辨方位估计方法的影响,提出一种稳健的波束域高分辨方位估计方法。该方法在形成多波束时,将稳健自适应波束形成与零陷扩宽技术相结合,有效地抑制了运动强干扰所造成的快拍失效和扫描方向误差引起的自适应波束图畸变,从而保证波束域方法能准确地估计目标方位。仿真结果验证了该方法的有效性。

五臂阵的自适应波束零点展宽方法的理论研究

针对水下声纳浮标系统中扩展性较好的五臂阵,为提高其自适应波束形成器的稳健性,引入了一种零点展宽的方法,主要包括Mailloux的基阵协方差矩阵扩展法和Zatman的频散合成法。两者用多个虚拟干扰源替代实际干扰源,从而共同作用形成宽的零陷。并进行了详细的理论推导,还通过仿真实验验证了其应用在实际声纳系统中的可行性和有效性。

零陷展宽的递推实现方法

目前常用的零陷展宽算法都可以归纳到协方差矩阵锥化(CMT)的范畴,按常规计算方式,CMT法的运算量为O(M3)。文章首先通过对CMT法中的锥化矩阵进行特征值分解,提出了一种递推实现的零陷展宽算法,将运算量降为O(JM2)(J为锥化矩阵的秩);将该递推方法与对角加载算法结合,大大提高了算法的鲁棒性;最后针对几种常用的锥化矩阵进行了分析,确定了Mailloux算法中虚拟干扰源的选取原则,对MZ算法的锥化矩阵进行了降秩近似,进一步降低了运算量。计算机仿真分析表明,递推CMT算法在与原算法性能相当的情况下运算速度大大提高,与对角加载算法结合后,可以以较低的运算量实现较好的稳健性。

基于旁瓣对消器的自适应零陷优化设计

现有的零陷展宽算法忽略了锥化矩阵的相位信息,在对抗强方向性、大偏差角干扰时,零陷深度变浅,干扰抑制性能严重下降。该文以虚拟空域密集干扰为切入点,推导并提出一种可用于旁瓣对消器的自适应零陷优化设计算法。该算法通过对辅助阵列数据的自协方差矩阵和主辅阵列数据的互协方差矩阵同时进行重构实现零陷区域的自适应控制,锥削矩阵只与阵元位置和展宽宽度有关,无需干扰信息,可以离线生成,不占用系统运算资源。仿真结果表明,该方法可以实现零陷区域的自适应展宽,提高非平稳干扰抑制的稳健性。

干扰条件下MIMO雷达收发联合方向图优化设计

针对干扰条件下MIMO雷达面临的信号截获以及干扰源快速移动等问题,对雷达收发方向图进行优化设计。在发射端利用最小积分旁瓣准则对发射波束矩阵进行优化,将发射信号能量集中到目标空域,降低旁瓣并在干扰方向形成发射零陷;在接收端利用广义对角加载方法优化接收方向图,在提高信号接收稳健性的同时展宽零陷。通过对MIMO雷达收发方向图进行联合优化设计,解决了信号被截获及快速移动的有源干扰等问题,从收发两端共同提高雷达整体性能。通过实验仿真对比分析,验证了所提方法的可行性和有效性。

零陷展宽对角载入算法

提出了零陷展宽对角载入算法,该算法既解决了干扰在快速运动时,干扰零陷过窄的问题,又解决了协方差矩阵误差和导向矢量误差存在时,算法稳定性变差的问题。同时,通过对角载入因子和采样协方差矩阵间的关系确定了对角载入算法载入因子的值。计算机仿真结果表明该算法有很好的稳健性,以及较宽的零陷。

基于子空间的稳健自适应波束形成方法

波束形成器在声纳平台轻微震动或干扰移动的情况下出现零陷致使其工作性能下降,为此提出一种基于子空间的具有自动扩宽干扰抑制零陷的稳健波束形成方法,利用子空间投影和数据协方差矩阵非对角元加载来形成波束形成器的权向量,使波束形成器具有子空间波束形成器对系统误差的稳健性,同时可自动地在干扰方位形成展宽的干扰抑制零陷,从而使波束形成器有效地抑制干扰而稳健地工作。实验仿真的结果验证了该方法的正确性和有效性。

抑制快速运动强干扰的稳健自适应波束形成方法

针对存在快速运动强干扰时自适应波束形成性能的严重降低,提出了一种稳健的自适应波束形成方法。该方法使用零陷展宽技术修改采样协方差矩阵,使其自动地在干扰方位形成展宽的零陷以抑制运动强干扰,同时采用对角加载技术,以增强此方法对系统误差的稳健性,加载量通过约束扫描向量的误差来确定。仿真结果表明该方法能有效地提高当存在快速运动的强干扰时自适应波束形成的性能。

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.

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。