雷达、声呐和无线通信等应用对于自适应波束形成的抗干扰能力和实时性提出了更高的要求。传统基于最速迭代的自适应波束形成算法存在“过拟合”特性,导致在相干干扰条件下的干扰抑制性能急剧下降。另外,当干扰存在扰动且导向向量失配时...雷达、声呐和无线通信等应用对于自适应波束形成的抗干扰能力和实时性提出了更高的要求。传统基于最速迭代的自适应波束形成算法存在“过拟合”特性,导致在相干干扰条件下的干扰抑制性能急剧下降。另外,当干扰存在扰动且导向向量失配时,也无法有效抑制干扰。针对上述问题,本文提出了一种基于共轭梯度(Conjugate Gradient,CG)加速的二次约束宽零陷干扰抑制自适应波束形成方法。该方法首先利用CG算法的快速收敛特性,完成采样协方差矩阵与导向向量间线性方程组的求解;其次将CG算法输出的权矢量作为迭代最速波束形成方法的初始权值,利用该方法的“过拟合”特性,确保对期望信号的强锁定;最后提出了一种强化干扰特征的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法,实现宽带相干干扰下的干扰来波方向估计,并将该方法与二次约束零陷展宽方法结合,用于捕获干扰特征,形成自适应零陷。仿真实验验证了所提方法在单快拍、宽带相干干扰条件下,能够自适应抑制干扰且稳健性较好。展开更多
自适应波束形成随着数字信号处理技术的不断发展,已广泛应用于雷达、语音、医疗等领域。然而,当阵列发生扰动时,将会导致干扰偏离零陷位置,甚至会导致算法完全失效。为了解决现有波束形成算法在发生导向矢量失配和干扰位置扰动时波束形...自适应波束形成随着数字信号处理技术的不断发展,已广泛应用于雷达、语音、医疗等领域。然而,当阵列发生扰动时,将会导致干扰偏离零陷位置,甚至会导致算法完全失效。为了解决现有波束形成算法在发生导向矢量失配和干扰位置扰动时波束形成器性能急剧下降的问题,本文提出了一种导向矢量失配条件下多约束鲁棒波束形成算法。本文参照实际情况引入更多约束,增加了双边范数扰动约束以及二次相似性约束,允许了误差产生的范围。此外,本文确保感兴趣信号(Signal Of Interest,SOI)的到达方向(Direction Of Arrival,DOA)远离干扰导向矢量的所有线性组合的DOA区域,保证了最优导向矢量的DOA位于SOI的角扇形区域。首先,以波束形成器输出最大功率为目标,并结合实际环境下的约束条件,建立了最优导向矢量的数学模型。其次,利用定义的干扰范围重构协方差矩阵,以此来展宽零陷,提高系统的抗干扰性能。最后,先用内点法求得替代变量的解,以此求解针对导向矢量的二次不等式约束问题;随后在约束模型中代入替代变量,用交替方向乘子法迭代求解导向矢量,在每一次的迭代中都会得到显示解。同时,本文还对算法的时间复杂度和收敛性进行了分析。实验结果显示,相较于传统的波束形成算法,所提方法加宽了干扰处零陷,使得波束形成器的抗干扰性能得到了一定的提高,且能够很好地校正失配导向矢量。展开更多
文摘雷达、声呐和无线通信等应用对于自适应波束形成的抗干扰能力和实时性提出了更高的要求。传统基于最速迭代的自适应波束形成算法存在“过拟合”特性,导致在相干干扰条件下的干扰抑制性能急剧下降。另外,当干扰存在扰动且导向向量失配时,也无法有效抑制干扰。针对上述问题,本文提出了一种基于共轭梯度(Conjugate Gradient,CG)加速的二次约束宽零陷干扰抑制自适应波束形成方法。该方法首先利用CG算法的快速收敛特性,完成采样协方差矩阵与导向向量间线性方程组的求解;其次将CG算法输出的权矢量作为迭代最速波束形成方法的初始权值,利用该方法的“过拟合”特性,确保对期望信号的强锁定;最后提出了一种强化干扰特征的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法,实现宽带相干干扰下的干扰来波方向估计,并将该方法与二次约束零陷展宽方法结合,用于捕获干扰特征,形成自适应零陷。仿真实验验证了所提方法在单快拍、宽带相干干扰条件下,能够自适应抑制干扰且稳健性较好。
文摘自适应波束形成随着数字信号处理技术的不断发展,已广泛应用于雷达、语音、医疗等领域。然而,当阵列发生扰动时,将会导致干扰偏离零陷位置,甚至会导致算法完全失效。为了解决现有波束形成算法在发生导向矢量失配和干扰位置扰动时波束形成器性能急剧下降的问题,本文提出了一种导向矢量失配条件下多约束鲁棒波束形成算法。本文参照实际情况引入更多约束,增加了双边范数扰动约束以及二次相似性约束,允许了误差产生的范围。此外,本文确保感兴趣信号(Signal Of Interest,SOI)的到达方向(Direction Of Arrival,DOA)远离干扰导向矢量的所有线性组合的DOA区域,保证了最优导向矢量的DOA位于SOI的角扇形区域。首先,以波束形成器输出最大功率为目标,并结合实际环境下的约束条件,建立了最优导向矢量的数学模型。其次,利用定义的干扰范围重构协方差矩阵,以此来展宽零陷,提高系统的抗干扰性能。最后,先用内点法求得替代变量的解,以此求解针对导向矢量的二次不等式约束问题;随后在约束模型中代入替代变量,用交替方向乘子法迭代求解导向矢量,在每一次的迭代中都会得到显示解。同时,本文还对算法的时间复杂度和收敛性进行了分析。实验结果显示,相较于传统的波束形成算法,所提方法加宽了干扰处零陷,使得波束形成器的抗干扰性能得到了一定的提高,且能够很好地校正失配导向矢量。
