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改进的双约束稳健Capon波束形成算法 被引量:9
1
作者 李立欣 白童童 +2 位作者 张会生 包涛 申礼斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期2014-2019,共6页
传统双约束稳健Capon波束形成算法采用牛顿迭代法求解最优加载量,存在计算精度低且运算量大的问题。该文提出一种改进的双约束稳健Capon波束形成(DCRCB)算法,该算法对信号协方差矩阵进行重构,基于期望信号导向矢量在噪声子空间的投影最... 传统双约束稳健Capon波束形成算法采用牛顿迭代法求解最优加载量,存在计算精度低且运算量大的问题。该文提出一种改进的双约束稳健Capon波束形成(DCRCB)算法,该算法对信号协方差矩阵进行重构,基于期望信号导向矢量在噪声子空间的投影最优,将重构后的干扰加噪声协方差矩阵投影到噪声子空间,得到基于噪声子空间的双约束算法模型。该算法中通过模约束的辅助约束作用,将改进的双约束算法模型转化为单约束问题,最终解得最优对角加载量的解析表达式。仿真结果表明改进算法能通过调整主瓣宽度优化波束旁瓣,有效提高了抗矢量偏差的鲁棒性,同时降低了运算量。 展开更多
关键词 自适应波束形成 约束capon波束形成 信号协方差矩阵重构 噪声子空间
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双约束稳健Capon波束形成算法的分析与求解 被引量:2
2
作者 刘聪锋 廖桂生 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期477-481,共5页
针对Capon波束形成算法在导向矢量的不确定集和模约束下的求解问题,提出了新的分析和求解方法。通过对最优化问题进行深入分析,发现不确定集约束决定该算法的性能,而模约束只是起辅助约束作用,因此可以通过对不确定集约束Capon波束形成... 针对Capon波束形成算法在导向矢量的不确定集和模约束下的求解问题,提出了新的分析和求解方法。通过对最优化问题进行深入分析,发现不确定集约束决定该算法的性能,而模约束只是起辅助约束作用,因此可以通过对不确定集约束Capon波束形成算法的解进行标量化处理,使其满足模约束而获得该算法的最优解。所提出方法不仅使得不确定集约束参数的选择更加简单,同时使得波束形成算法的性能改善达到最优。发现不确定集约束参数选择得越大,算法的性能改善越接近于最优,而此时对应于负加载。仿真分析验证了方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 自适应波束形成 capon波束形成 不确定集约束 约束 负对角加载
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基于模约束的稳健Capon波束形成算法 被引量:13
3
作者 刘聪锋 廖桂生 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期440-445,共6页
针对Capon波束形成器在导向矢量失配存在时的较差指向性能,利用模约束来提高算法的稳健性.详细分析了模不等式约束Capon波束形成器(NICCB)解的存在情况,给出了NICCB中模不等式约束参数的选择范围.由于模等式约束远远强于不等式约束,所... 针对Capon波束形成器在导向矢量失配存在时的较差指向性能,利用模约束来提高算法的稳健性.详细分析了模不等式约束Capon波束形成器(NICCB)解的存在情况,给出了NICCB中模不等式约束参数的选择范围.由于模等式约束远远强于不等式约束,所以模等式约束Capon波束形成器(NECCB)的稳健性要远远优于NICCB,故提出NECCB并进行了有效的求解.仿真分析验证了理论分析的正确性,当模约束参数在允许的范围内选择时,最优NICCB和NECCB的波束指向性能变化不是很明显,但是NECCB的性能要明显优于NICCB. 展开更多
关键词 capon波束形成 导向矢量失配 约束 对角加载 负加载
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导向矢量不确定集约束的稳健Capon波束形成算法 被引量:5
4
作者 刘聪锋 廖桂生 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期197-203,共7页
针对Capon波束形成算法在导向矢量不确定集约束下的求解问题,提出了新的求解方法.通过对稳健算法最优化问题的特点和求解过程进行分析,给出了新的求解结果,不仅使不确定集约束参数的选择更加简单,同时使波束形成算法的性能改善达到最优... 针对Capon波束形成算法在导向矢量不确定集约束下的求解问题,提出了新的求解方法.通过对稳健算法最优化问题的特点和求解过程进行分析,给出了新的求解结果,不仅使不确定集约束参数的选择更加简单,同时使波束形成算法的性能改善达到最优.而且得出了负加载可以获得最优的性能改善,而约束参数选择得越大,波束形成算法的性能越接近于最优,而零解可以通过合理选择约束参数进行有效地避免.最后的仿真分析验证了理论分析的正确性和算法的有效性. 展开更多
关键词 自适应波束形成 capon波束形成 不确定集约束 负对角加载
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基于双不确定集约束的稳健宽带波束形成算法 被引量:4
5
作者 陈明建 罗景青 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期587-591,共5页
针对传统不确定集约束稳健波束形成算法(S-WCRB)的性能依赖于模约束参数的问题,提出了双不确定集约束的稳健宽带波束形成(D-WCRB)算法.该算法将期望信号导向矢量约束于两个不同参数的球形不确定集中,解决模约束参数选择不当引起SINR性... 针对传统不确定集约束稳健波束形成算法(S-WCRB)的性能依赖于模约束参数的问题,提出了双不确定集约束的稳健宽带波束形成(D-WCRB)算法.该算法将期望信号导向矢量约束于两个不同参数的球形不确定集中,解决模约束参数选择不当引起SINR性能下降的问题,推导了D-WCRB算法与S-WCRB算法获得不同SINR的必要条件,并讨论了D-WCRB算法中约束参数的选择问题.最后给出的数值仿真结果验证了该算法的有效性. 展开更多
关键词 稳健波束形成 宽带 导向矢量 不确定集约束
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基于不确定集的稳健Capon波束形成算法性能分析 被引量:21
6
作者 戴凌燕 王永良 +1 位作者 李荣锋 鲍拯 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期2931-2936,共6页
该文针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配影响,研究了基于导向矢量误差不确定集的稳健Capon自适应波束形成算法。推导出期望信号导向矢量属于球形不确定集时的自适应权矢量近似闭式解,并由此进行性能评估,得到目标功率估计... 该文针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配影响,研究了基于导向矢量误差不确定集的稳健Capon自适应波束形成算法。推导出期望信号导向矢量属于球形不确定集时的自适应权矢量近似闭式解,并由此进行性能评估,得到目标功率估计和输出信号干扰噪声比的近似表达式,从而明确了各种因素对性能的影响关系。计算机仿真结果证明了该文分析的合理性。 展开更多
关键词 稳健capon波束形成 导向矢量 不确定集 加载因子
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最差性能最优的稳健宽带Capon波束形成算法 被引量:3
7
作者 陈明建 罗景青 +1 位作者 唐希雯 冯剑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期434-441,共8页
针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配的影响,提出了一种基于广义特征值分解的稳健宽带Capon波束形成算法。算法利用空间响应偏差约束实现宽带频率不变波束形成,同时增加期望信号导向矢量的不确定集约束,改善了算法对导向矢... 针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配的影响,提出了一种基于广义特征值分解的稳健宽带Capon波束形成算法。算法利用空间响应偏差约束实现宽带频率不变波束形成,同时增加期望信号导向矢量的不确定集约束,改善了算法对导向矢量偏差的稳健性,推导出自适应权矢量的两类近似闭式解。仿真结果表明,与现有的稳健宽带波束形成算法相比,算法在改善波束频响一致性的同时,提高了阵列输出信干噪比,对期望信号导向矢量的误差具有很好的稳健性。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健capon波束形成 导向矢量误差 最差性能最优 空间响应偏差约束
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一种新的稳健Capon波束形成算法 被引量:5
8
作者 徐定杰 贺瑞 +1 位作者 沈锋 单志明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1492-1497,共6页
针对常规Capon波束形成算法在期望信号导向矢量失配情况下性能的急剧下降,研究了一种新的基于导向矢量不确定集的稳健Capon波束形成算法。该算法通过对阵列接受信号的相关矩阵进行特征分解获得噪声子空间,使期望信号导向矢量在噪声子空... 针对常规Capon波束形成算法在期望信号导向矢量失配情况下性能的急剧下降,研究了一种新的基于导向矢量不确定集的稳健Capon波束形成算法。该算法通过对阵列接受信号的相关矩阵进行特征分解获得噪声子空间,使期望信号导向矢量在噪声子空间的投影最优。并且利用特征向量的结构特性推导出了最优对角加载量的解析表达式。仿真结果表明了理论分析的正确性和算法的有效性。 展开更多
关键词 自适应波束形成 capon波束形成 不确定集约束 对角加载
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基于二次型约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量:4
9
作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 刘成城 丁永超 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2016年第4期815-822,共8页
针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点... 针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,实现具有恒定束宽特性的宽带波束形成,再通过对权矢量模值施加二次不等式约束,抑制指向误差及传感器参数随机扰动误差,提高算法的稳健性,并通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得最优权矢量的解析解。实验结果表明算法可有效克服信号指向误差引起的波束形成器性能恶化问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健 恒定束宽 空间响应变化约束 二次型约束
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基于二次约束的稳健LCMP波束形成算法 被引量:13
10
作者 刘聪锋 廖桂生 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1990-1996,共7页
针对当前已经提出的二次不等式约束(QIC)条件下的线性约束最小功率(LCMP)波束形成算法,提出了利用Lagrange乘数方法进行有效的求解,解决了该波束形成问题的最优加权矢量求解问题,而且对约束参数的选择进行了分析,给出了选取的依据和范围... 针对当前已经提出的二次不等式约束(QIC)条件下的线性约束最小功率(LCMP)波束形成算法,提出了利用Lagrange乘数方法进行有效的求解,解决了该波束形成问题的最优加权矢量求解问题,而且对约束参数的选择进行了分析,给出了选取的依据和范围.但是,由于二次等式约束(QEC)远远强于二次不等式约束(QIC),因此,相对于QICLCMP波束形成算法,二次等式约束(QEC)条件下的LCMP波束形成算法具有更加优越的稳健性.所以又提出了QECLCMP波束形成算法并进行了有效的求解.最后的仿真分析验证了本文所提出算法的正确性和有效性,并且表明在等式模约束条件下的LCMP波束形成算法具有更好的性能来克服信号方向失配,即最优的负加载具有更加优越的稳健性. 展开更多
关键词 稳健自适应波束形成 线性约束最小功率波束形成 二次模约束 对角加载 负加载
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频率不变约束的角加载稳健宽带波束形成算法 被引量:7
11
作者 蒋留兵 罗良桂 车俐 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2012年第12期41-44,49,共5页
应用角加载技术能够提高波束形成算法稳健性,但是角加载量确定却是一个难解决问题。文中提出了一种基于频率不变约束的可变角加载最优稳健波束形成算法(Frequency Invariance Constraints-Variable Diagonal Loading,FIC-VDL)。该算法... 应用角加载技术能够提高波束形成算法稳健性,但是角加载量确定却是一个难解决问题。文中提出了一种基于频率不变约束的可变角加载最优稳健波束形成算法(Frequency Invariance Constraints-Variable Diagonal Loading,FIC-VDL)。该算法基于宽带波束形成的时域模型,根据多频点约束下导向矢量的不确定范围,利用频率不变约束因子将多频点变为参考频点约束来求解最优角加载量,并推导出真实的导向矢量。该方法能够改善宽带波束形成器在期望方向的频率不变特性,同时降低系统计算复杂度。计算机仿真结果验证了所提算法的稳健性。 展开更多
关键词 宽带波束形成 频率不变约束 可变角加载 稳健
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基于模约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量:3
12
作者 陈辉 刘成城 +1 位作者 赵拥军 丁永超 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2014年第11期67-72,共6页
针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现... 针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现期望方向上的无失真输出;然后,对权矢量模值施加不等式约束,抑制指向误差,提高算法的稳健性;最后,通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得权矢量解析解。仿真结果与分析表明:该算法可有效克服波束形成器性能对指向误差敏感的问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 约束 宽带波束形成 稳健 恒定束宽 SRV约束
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一种基于稀疏约束的稳健波束形成方法 被引量:7
13
作者 解虎 冯大政 袁明冬 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2276-2281,共6页
通过分析最优自适应波束形成权矢量的子空间组成,发现最优权仅位于低维的干扰加信号子空间中.一般系统所要抑制的干扰数目远小于系统自由度,因此一旦估计出干扰空间和信号导向矢量,只需求解一个低维的组合矢量即可求得自适应权矢量,同... 通过分析最优自适应波束形成权矢量的子空间组成,发现最优权仅位于低维的干扰加信号子空间中.一般系统所要抑制的干扰数目远小于系统自由度,因此一旦估计出干扰空间和信号导向矢量,只需求解一个低维的组合矢量即可求得自适应权矢量,同时也极大地降低了计算复杂度.本文首先构造一个完备的干扰加信号子空间(IPSS),然后对组合矢量进行稀疏约束,找到一组列数最小的信号加干扰子空间来构造自适应权.仿真实验验证了所提算法的有效性和稳健性. 展开更多
关键词 稳健波束形成 稀疏约束 导向矢量失配 正则化 凸优化
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基于正则化约束最小二乘的稳健频率不变波束形成器设计方法 被引量:5
14
作者 李静 陈华伟 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2012年第2期202-209,共8页
频率不变波束形成器(Frequency invariant beamformer,FIB)在无畸变宽带声信号采集等方面具有重要应用。经典的FIB设计方法通常是在理想的模型条件下提出的,当存在由麦克风的幅度和相位响应不一致性所引起的阵列通道失配误差时,其性能... 频率不变波束形成器(Frequency invariant beamformer,FIB)在无畸变宽带声信号采集等方面具有重要应用。经典的FIB设计方法通常是在理想的模型条件下提出的,当存在由麦克风的幅度和相位响应不一致性所引起的阵列通道失配误差时,其性能会变差,无法满足实际的设计要求。本文提出了一种基于正则化约束最小二乘的稳健FIB设计方法,有效克服了麦克风阵列通道失配误差对FIB设计性能的影响。该方法适用于任意结构的阵列,并且具有闭式解,无需迭代步骤,计算复杂度较低。仿真实例证明了所提方法的有效性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 波束形成 稳健 约束最小二乘 正则化
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基于干扰噪声矩阵估计的稳健Capon波束形成算法 被引量:4
15
作者 徐定杰 刘向锋 +1 位作者 沈锋 韩浩 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2014年第9期22-25,57,共5页
针对常规Capon波束形成算法在期望信号导向矢量不匹配时性能下降,研究了一种基于干扰噪声协方差矩阵估计的稳健波束形成算法。干扰噪声协方差矩阵估计分为干扰信号部分及噪声信号部分,干扰信号部分由干扰信号功率及其导向矢量获得。当... 针对常规Capon波束形成算法在期望信号导向矢量不匹配时性能下降,研究了一种基于干扰噪声协方差矩阵估计的稳健波束形成算法。干扰噪声协方差矩阵估计分为干扰信号部分及噪声信号部分,干扰信号部分由干扰信号功率及其导向矢量获得。当噪声为高斯白噪声时,将接收信号协方差矩阵的小特征值求均值,得到噪声信号功率,进而估计出噪声信号部分。将期望信号导向矢量在噪声子空间投影取得最优值,就能获取更为精确的导向矢量。仿真结果表明,阵列能够正确指向期望信号且具有较高的输出信干噪比。 展开更多
关键词 capon波束形成 稳健 干扰噪声协方差估计
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基于协方差矩阵估计的稳健Capon波束形成算法 被引量:3
16
作者 陈明建 罗景青 龙国庆 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2016年第10期94-97,102,共5页
常规Capon波束形成器性能对模型误差或失配非常敏感,尤其是当期望信号包含在训练数据中,导向矢量失配将引起性能急剧下降。为解决这一问题,提出了一种采用干扰噪声协方差矩阵和导向矢量联合估计的稳健波束形成算法。该方法通过对Capon... 常规Capon波束形成器性能对模型误差或失配非常敏感,尤其是当期望信号包含在训练数据中,导向矢量失配将引起性能急剧下降。为解决这一问题,提出了一种采用干扰噪声协方差矩阵和导向矢量联合估计的稳健波束形成算法。该方法通过对Capon空间谱在非目标信号的方位区域内的积分,实现对干扰噪声协方差矩阵的估计,解决数据协方差矩阵包含有目标信号时引起信号自相消问题;其次为了克服导向矢量失配的影响,通过最大化输出功率,并增加二次型约束防止估计的导向矢量接近于干扰导向矢量,实现对导向矢量的估计。仿真实验表明:该算法能获得近似最优的输出信干噪比,与现有算法相比稳健性更强。 展开更多
关键词 稳健自适应波束形成 协方差矩阵重构 导向矢量估计 二次型约束二次规划
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基于矩阵平滑改进的稳健Capon波束形成的功率估计 被引量:1
17
作者 李璇 马晓川 侯朝焕 《声学技术》 CSCD 北大核心 2008年第4期501-506,共6页
回顾了对角加载波束形成的研究历程,提出了一种改进稳健Capon波束形成(RCB)算法。该方法在计算过程中,加入了矩阵平滑及将加权向量向信干子空间投影的步骤,提高了对相干信号的分辨能力以及低信噪比条件下信号功率的估计能力。仿真结果... 回顾了对角加载波束形成的研究历程,提出了一种改进稳健Capon波束形成(RCB)算法。该方法在计算过程中,加入了矩阵平滑及将加权向量向信干子空间投影的步骤,提高了对相干信号的分辨能力以及低信噪比条件下信号功率的估计能力。仿真结果表明该方法能够分辨相干信号,功率估计较为准确,并且在输入信噪比为-10dB的时候,降低旁瓣15dB~20dB;当信源估计个数大于实际个数的时候依然有效。 展开更多
关键词 稳健capon波束形成 波达方向 矩阵平滑 相干信号
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基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成 被引量:2
18
作者 陈明建 罗景青 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期34-40,共7页
针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,... 针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,使阵列波束图在主瓣区域内波束图近似保持频率不变特性,然后采用参考频率上幅度响应约束的优化方法来确定最优权值。仿真结果表明:与基于最差情况性能最优的稳健方法相比,该方法复杂度低,能灵活控制稳健的方位区域宽度和幅度响应抖动值,且不仅能有效地控制波束主瓣区域内信号的畸变,还改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值。 展开更多
关键词 稳健自适应波束形成 宽带 波束指向误差 幅度响应约束 空间响应偏差
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基于相位约束的低复杂度稳健宽带波束形成算法
19
作者 丁永超 刘成城 +1 位作者 赵拥军 陈辉 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2016年第6期1185-1191,共7页
针对传统空时结构宽带波束形成器结构复杂、计算量大和稳健性差的问题,提出低复杂度的稳健宽带波束形成算法。首先给出频率变化时阵列响应相位,分析频率变化与角度变化对阵列响应相位的影响。通过对期望信号不同频点施加阵列响应幅度和... 针对传统空时结构宽带波束形成器结构复杂、计算量大和稳健性差的问题,提出低复杂度的稳健宽带波束形成算法。首先给出频率变化时阵列响应相位,分析频率变化与角度变化对阵列响应相位的影响。通过对期望信号不同频点施加阵列响应幅度和相位约束,补偿不同频率间的阵列响应相位差来实现无需延迟线或FIR/IIR滤波器结构的稳健宽带波束形成。然后分析频率和角度同时变化对阵列响应相位的影响,在期望信号来向附近引入辅助方位角,进一步提高期望信号来向趋于零度和相对带宽较小时算法的稳健性。理论分析与仿真实验表明,本文算法结构简单,计算复杂度较低且具有较好的稳健性。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健 相位约束 低计算复杂度 辅助方位角
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基于稳健Capon波束形成的合成孔径超声成像算法
20
作者 郭业才 季晓星 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1646-1652,共7页
为降低合成孔径聚焦(SAF)波束的主瓣宽度和旁瓣幅度,提高超声成像算法稳健性以及成像的分辨率和对比度,提出了基于特征空间稳健Capon波束形成的合成孔径超声成像算法。该算法在最小方差(MV)原则下,利用Toeplitz性质实现干扰-噪声协方差... 为降低合成孔径聚焦(SAF)波束的主瓣宽度和旁瓣幅度,提高超声成像算法稳健性以及成像的分辨率和对比度,提出了基于特征空间稳健Capon波束形成的合成孔径超声成像算法。该算法在最小方差(MV)原则下,利用Toeplitz性质实现干扰-噪声协方差矩阵重构,使其保持非奇异;利用特征空间中信号子空间和椭圆型约束集,约束导向矢量误差;通过拉格朗日数乘法和二分法求得最优权向量,利用最优权向量对回波数据进行加权处理、成像。仿真结果表明:该算法得到的超声图像在抗干扰、对比度及分辨率方面表现更优,有效提高了超声图像的质量。 展开更多
关键词 特征空间 稳健capon波束形成 SAF波束形成 超声成像
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