基于压缩感知的FDA-MIMO雷达波束形成算法

为保证FDA-MIMO雷达具有较高的距离维分辨率,充分利用信号在空间的稀疏特性,提出了基于压缩感知的FDA-MIMO雷达自适应波束形成算法.该算法只需对少量阵元接收通道的信号在角度-距离二维上进行压缩采样,就可以精确地恢复出满阵接收的原始信号,然后再进行自适应波束形成对主瓣干扰进行抑制.仿真结果表明,与稀疏阵相比,该算法不仅形成了高角度和高距离分辨率的点状单峰值波束,提高了目标回波能量,去除了栅瓣,并且干扰零陷更深,主瓣干扰抑制性能更好.     

有限次快拍下自适应波束形成

从协方差矩阵估计角度出发,解释了有限次快拍下造成逢适应波束形成性能下降和自适应波束畸变的原因,有限次快拍等效增加了干扰之间、干扰与噪声之间以及噪声之间的相关性,造成自适应波束形成性能下降,同时,有限次快拍下噪声等效为色噪声,文中分析了色噪声环境下自适应波束畸变机理,指出色噪声是自适应波束畸变的根本原因。     

基于协方差矩阵非线性函数的自适应波束形成技术

在实际情况下（有限次快拍，存在系统误差以及色噪声背景），自适应波束形成的性能会变差，特别是会引起自适应方向图主瓣偏移和副瓣升高－波束畸变。针对这一情况文中提出一种新的利用协方差矩阵非线性函数的自适应波束形成方法，可显著改善自适应方向图的副瓣性能，计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

宽带波束形成中近场补偿的实验研究

当信号源位于基阵的近场区域内时,采用近场补偿可以降低由远场假设设计波束形成器带来的性能损失。文中对用于远程电信会议系统中的近场补偿方法进行了误差分析,并将其应用于水下声纳基阵系统中。误差分析表明,对于大阵元数的阵采用近场补偿能够得到高精度的期望响应。结合32元均匀线列阵的湖上实验研究了近场对宽带波束形成器性能的影响,以及近场补偿方法对宽带波束性能的改善效果。结果表明,对测量数据进行近场补偿能够克服由近场影响引起的宽带波束的畸变,得到期望的宽带波束性能。由于近场补偿的简单可行性,文中的研究有助于推动近场补偿方法在实际声纳系统中的应用,为水下基阵选择近场宽带波束形成方法提供一定的依据。     

稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法

针对期望信号存在指向误差和多个相干干扰时Duvall结构波束形成器性能下降问题,提出一种稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法。该算法首先将Duvall结构波束形成器与最差性能最优波束形成算法结合,实现稳健的宽带波束形成,然后利用空间响应变化约束（SRV）将宽带波束形成等效为参考频点的波束形成,通过协方差矩阵重构,在相干干扰数目较多时,输出波束仍可以在相干干扰方向自适应地形成零陷。理论分析与仿真实验表明,该算法能够有效抑制多个强相干干扰,具有较好的稳健性。     

基于非负最小二乘的矢量阵反卷积波束形成方法

针对现有反卷积波束形成方法无法直接适用于矢量阵等具有移变点扩散函数阵列的问题,本文给出了一种利用非负最小二乘法进行矢量阵这种移变模型的反卷积求解方法。推导了矢量阵的广义卷积模型,并在常规矢量阵波束输出、矢量阵点扩散函数字典、目标函数之间建立差函数方程组,通过最小化差函数的原则来实现对目标函数的求解,从而实现矢量阵反卷积波束形成处理。本文方法同样适用于其他移变模型阵列反卷积求解。对本文方法与传统波束形成、最小方差无畸变响应和多重信号分类方法在主瓣宽度、旁瓣级和稳健性等方面的性能进行了对比分析。结果表明本文方法在存在阵元位置误差情况下具有更窄的主瓣宽度和更低的主旁瓣比。     

基于一维辅助波束的自适应-自适应波束形成

为了避免面阵自适应-自适应波束形成方法在构建二维辅助波束时需要对干扰入射角进行二维搜索,提出了基于一维辅助波束的面阵自适应-自适应方法.该方法首先估计出干扰的一维空间角并形成一维空间辅助波束,再将辅助波束同主波束一起进行自适应波束形成处理来抑制掉干扰.由于只需估计干扰的一维空间角,因而对干扰入射角的搜索计算量大大降低,适合于工程实现.仿真结果证明了方法的有效性.     

一种改进的波束空间自适应波束形成算法

在数字阵列雷达中,自适应波束形成(ADBF)算法常被用来抑制副瓣干扰.针对当阵元数较多时ADBF算法运算量很大问题,采用子阵空间或波束空间的方法进行降维处理.通过引入部分自适应阵方法对经典波束空间自适应波束形成(A-ADBF)算法进行了改进,改进后的算法不仅具备波束空间和子阵空间算法的优点,而且更加适合工程实现.仿真结果表明,该算法能有效地在干扰方向形成零点.     

-种改进的波束空间自适应波束形成算法

在数字阵列雷达中,自适应波束形成（ADBF）算法常被用来抑制副瓣干扰.针对当阵元数较多时ADBF算法运算量很大问题,采用子阵空间或波束空间的方法进行降维处理.通过引入部分自适应阵方法对经典波束空间自适应波束形成（A一ADBF）算法进行了改进,改进后的算法不仅具备波束空间和子阵空间算法的优点,而且更加适合工程实现.仿真结果表明,该算法能有效地在干扰方向形成零点.     

壳体声接收基阵噪声数值计算方法在优化检测性能中的应用

壳体声接收基阵的被动宽带检测性能是基阵优化设计的一个重要准则,然而优化过程需要波束形成器输出端噪声的先验信息.针对壳体声接收基阵承受近场离散噪声源干扰的问题,提出了一种数值计算基阵噪声响应的新方法,即利用边界元理论和SYSNOISE软件对噪声场进行数值计算,并将得到的波束形成器输出端噪声信息应用到提高基阵被动宽带检测性能的优化设计中.利用这种方法,一方面使得波束形成器输出端的噪声计算不再局限于基阵结构简单规则的情况,另一方面克服实际测量噪声场耗费大、不易推广等困难,使得壳体声接收基阵的宽带检测性能在其物理建造前就可以进行优化设计,获得良好的性能预报.以11元共形阵为例,对基阵各个阵元的噪声响应进行数值计算,并在此基础上对该共形阵进行基于提高被动宽带检测性能的优化设计.仿真结果表明,优化出的加权系数有效地提高了波束形成器输出的信噪比,使壳体声接收基阵获得良好的被动宽带检测性能.     

基于循环平稳性的盲波束形成改进算法

提出了一种利用广义旁瓣对消思想进行盲波束形成的改进算法，新算法在基于循环频率的盲波束形成算法的基础上，通过在辅助支路利用于扰信号空间的投影矩阵对阵元接收到的信号进行降维处理，并对辅助支路的权值进行自适应求解，有效抑制了干扰信号．仿真结果表明了改进后算法的有效性．     

用于宽带非平稳信源分离的一种盲波束算法

提出了一种用于分离宽带非平稳信源的盲波束算法。该算法以阵列旋转不变性为基础,利用宽带信源的非平稳特性,将传统的窄带盲波束算法扩展到频域执行;针对在扩展过程中可能出现的通道互换,利用相邻频点序列的互相关系数,对各频点的分离序列进行通道重排,以确保分离出的宽带信源在频域的一致性。该算法还消除了传统盲分离算法中普遍存在的幅度模糊问题,使得分离出的信号没有幅度失真。计算机仿真验证了算法的正确性和有效性。     

畸变信道中宽带信号检测性能的研究

为寻求水下畸变信道中稳健的宽带信号检测器,本针对理想信道和两种畸变信道,即时间扩展信道和频率扩展信道,研究了副本相关检测器、分段副本相关检测器、副本相关积分检测器,并给出其检测性能的理论分析和对比试验结果。研究结果表明：各种信道条件下,均有相应的最佳检测器;副本相关积分器具有稳键的检测性能。     

采用分布式并行子阵波束形成的水下三维成像

针对水下三维声纳成像技术因计算负载过大而无法满足实时性需求的问题,提出一种频域分布式并行子阵波束形成算法. 基于大规模二维方形平面换能器阵列,将全面阵分解成两级分布式子阵.所有一级子阵采用并行计算架构,同时进行并行波束形成;一级子阵和二级子阵之间采用流水线分布式计算架构,在二级子阵中计算得出波束强度值.基于Matlab软件对该算法进行仿真测试,并与传统波束形成算法相对比.综合考虑主瓣宽度、旁瓣峰值、内存需求量和计算需求量4个参数,给出最合理的子阵分解方法.结果表明：该算法可以实现水下三维声纳成像,并且符合工程实践的实时性需求.     

一种改进的宽带波束形成方法

宽带信号具有目标回波携带的信息量大及混响背景相关性弱等特点,在声纳系统中应用越来越广泛。为了减小FIR滤波器的幅度和相位误差对宽带波束形成器性能的影响,采用线性约束最小方差自适应算法保证FIR数字滤波器的相位特性严格线性;采用基于幅度误差函数的代价因子自适应迭代算法使FIR数字滤波器通带内近似满足等纹波的幅度特性,达到FIR数字滤波器与设计指标要求最佳匹配的目的。对10阵元等间隔线阵的分析仿真结果表明该方法是有效的,并适用于其它阵型,对于声纳系统具有显著的应用价值。     

多点协同系统中的协同波束赋形干扰抑制

为了解决采用波束赋形多小区系统中波束冲突带来的小区间干扰问题,提出了一种基于特征值的协同波束赋形算法. 该算法在各小区用户调度确定的情况下,部分干扰环境较为恶劣的用户要求其服务小区与最强干扰小区协同工作,联合计算在该用户所占用频率上的波束赋形向量. 通过这种多点协同技术可达到抑制干扰、采用相同频率用户的可达速率和最大化的目的. 仿真结果表明,与各小区独立计算波束赋形向量的方法相比,所提算法能有效提升系统性能.     

一种用于声学成像的稳健宽带恒定束宽波束形成方法

基于聚焦变换思想的波束形成是一种有效的恒定束宽波束形成方法.然而,当信号的方向信息存在误差时,聚焦变换波束形成方法的稳健性会急剧下降,为了克服这种缺点,将稳健Capon波束形成(RCB)思想用于聚焦变换方法中,提出一种稳健宽带恒定束宽波束形成方法并将其应用于声学成像.该方法通过RCB校正信号方向信息得到较为准确的聚焦矩阵,从而减少聚焦数据误差,避免估计畸变,提高了基于聚焦变换思想恒定束宽波束形成器的性能.     

Study of game strategy between multiple targets and multistatics radars

Aiming at the conflict game between multistatic multiple-input multiple-output(MIMO) radars and multiple targets,a joint technology of power allocation and beamforming for a multistatic MIMO radar system is studied.The main purpose of the multistatic radar system is to minimize the total transmit power under a certain signal to interference noise ratio(SINR) constraint,and to suppress the cross-channel interference to improve the accuracy of target detection.Based on the strategic non-cooperative game between radars,the existence and uniqueness of the Nash equilibrium solution are proved.Then,according to the theoretical analysis,a joint beamforming and power allocation algorithm is proposed and converges to the Nash equilibrium.Meanwhile,the receive beamformers of multistatic radars are obtained by using the linearly constrained minimum variance(LCMV) criterion to suppress the mutual radar interference.Numerical results show that the proposed algorithm has a better interference suppression ability and less power consumption than the related game algorithm.     

发射波束赋形消除感知用户对主用户干扰算法

针对如何完全消除感知用户对主用户的干扰问题,探讨了如何利用发射端的波束赋形消除感知用户对主用户的干扰。给出了感知网络和主用户网络共存的系统模型和一种最佳波束赋形算法。并对这种最佳波束赋形算法进行了性能仿真,仿真结果表明,该算法较迫零波束赋形算法在性能上更有优势。与经典的迫零波束赋形方法比较,该算法既能消除对主用户的干扰,提高了感知用户自身的性能。