一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法

针对自适应波束形成器在出现期望信号导向矢量失配和阵列流形误差时,性能急剧下降的问题,提出一种稳健的波束形成算法。该算法首先利用期望信号大致方位区间上的导向矢量构建一个线性空间,将期望信号导向矢量初步估计为该线性空间基向量的线性组合,再利用不确定集优化方法对初步估计的导向矢量进行校正,算法无需迭代求解,计算量较小。仿真结果表明该算法显著提高了波束形成器在导向矢量失配和阵列流形误差下的稳健性,输出性能优于目前的方法。     

四元数矩阵重构鲁棒波束形成算法

极化敏感阵列的四元数信号模型保持了偶极子阵元分量之间固有的正交性,因而四元数MVDR（Q-MVDR）算法具有比传统复数域MVDR算法更优的性能,但在强期望信号和导向矢量失配的情况下,Q-MVDR算法性能严重下降,甚至会出现期望信号相消现象.针对此问题,提出一种基于四元数矩阵重构的鲁棒波束形成算法.首先建立极化敏感阵列的四元数模型,将协方差矩阵重构方法扩展到四元数域,利用子空间方法得到干扰信号的导向矢量估计,并采用Capon谱估计方法获得干扰信号的功率,重构出干扰噪声协方差矩阵;然后根据信号子空间与噪声子空间的正交性,以及期望信号导向矢量与信号子空间属于同一子空间的特性,将权矢量投影到四元数信号子空间,对期望信号导向矢量失配误差进行修正;最后通过仿真实验验证了算法的有效性.仿真结果表明,在强期望信号和期望信号导向矢量失配时,与传统算法相比,本文算法有效避免期望信号相消引起的性能下降,增强了算法的鲁棒性,可以达到接近最优值的输出信干噪比(SINR).     

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.     

基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法

针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数施加不等式约束,再通过拉格朗日乘子法和凸优化工具箱CVX(Con Ve X)分别在不等约束条件下求得权矢量的解析解和全局最佳解,以有效解决麦克风的增益、相位和位置等的不确定性造成的失配误差问题,提高频率不变波束器的稳健性.仿真结果表明:采用拉格朗日乘子法求解该算法的最优权矢量所得到的波束形成器对失配误差最不敏感,性能最稳健.     

基于干扰矩阵重构的稳健自适应波束形成算法

针对较高信噪比下自适应波束形成性能退化问题,提出了一种基于干扰噪声协方差矩阵重构的新型稳健自适应波束形成算法。利用空间谱估计方法重构出不含期望信号的干扰噪声协方差矩阵,保证了高信噪比时波束形成器的输出增益;并基于信号子空间与干扰子空间的正交性建立了期望信号导向矢量估计的约束条件,以求解出近似最优的权值矢量。理论分析和仿真结果表明,当存在随机指向误差和局部散射时,该算法在较大输入信噪比范围内的性能仍接近最优,较现有算法稳健性更强。     

联合协方差矩阵重构和ADMM的鲁棒波束形成

为解决传统波束形成器在干扰位置发生扰动和导向矢量失配时,造成自适应权重的不匹配,从而导致算法性能急剧下降,甚至期望信号相消的问题,提出一种联合协方差矩阵重构和交替方向乘子法(Alternating direction method of multipliers, ADMM)的鲁棒波束形成方法。对此,首先基于波束形成器最大输出功率准则,设计了求解最优导向矢量的优化模型。接着,根据Capon算法空间功率谱函数,利用定义的干扰范围对协方差矩阵进行重构,以展宽零陷并增强系统抗运动干扰能力。最后,关于导向矢量的二次不等式约束问题,本质为估计导向矢量和期望导向矢量间的差异,该方法利用ADMM对该二次规划问题进行迭代求解,并在每次迭代中获得导向矢量的具体解。另外,也分析了算法的复杂度。实验结果表明：对比现有的波束形成算法,在干扰处加宽了零陷,提高了波束的抗干扰性;结合复杂度也证明了其计算速度优于现有的算法,并且能够很好地校正失配导向矢量。本方法也为求解二次不等式约束问题和提高波束形成算法性能提供了一种思路和途径。     

一种稳健的特征空间线性约束波束形成器

基于特征空间的线性约束最小方差（eigenspace-based linearly constrained minimum variance,ELCMV）算法是一种稳健的波束形成方法,但其性能只能在一定的指向误差范围内保持稳定,当指向误差较大而使期望信号落在预设波束主瓣边缘时,其性能会严重恶化。对ELCMV算法进行改进,提出一种对零点约束方向和指向误差都具有稳健性的波束形成方法。该方法首先利用矢量旋转对预设导向矢量进行校正,再将校正后的导向矢量向信号子空间投影,最后结合线性约束用线性约束最小方差（linearly constrained minimum variance,LCMV）算法来求解权矢量。计算机仿真证实了该方法的有效性。     

声矢量阵自适应抵消稳健波束形成算法

常规自适应波束形成算法在期望信号导向矢量存在误差时,性能严重下降。为了改善被动声呐的探测能力,结合声矢量自适应抵消技术,提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。通过组合声压和振速分量在波束方向上形成零点,并以之作为自适应抵消的参考输入,去除接收数据中的期望信号成分;然后对协方差矩阵进行特征分解,平滑噪声子空间的特征值;最后利用重构的协方差矩阵求解自适应波束形成的权向量。理论分析和仿真结果表明,新算法重构出的协方差矩阵仅包含干扰和噪声,显著改善了声矢量阵自适应波束形成的稳健性,在期望信号存在大的阵列流形误差和高信噪比情况下,都能给出令人满意的输出信干噪比。     

基于MNC-FastICA算法的稳健自适应波束形成

针对导向向量失配的稳健自适应算法主要是基于导向向量不确定集约束,但是其约束参数往往难以确定,提出了基于修正的非圆复值快速不动点算法（MNC-FastICA）的波束形成方法,通过盲分离得到的分离矩阵来构造波束权向量,并对由此产生的信源幅相模糊进行校正。该方法不必预先估计信号来波方向,避免了传统方法中来波方向估计不准引起的期望信号的导向向量失配;对于阵列通道幅相误差导致的导向向量失配,该方法对其不敏感,不必对阵列进行校正。仿真实验与最差性能最佳化（WCPO）等经典方法作了性能对比,结果验证了该算法的有效性和稳健性。     

基于阵列误差校正的波束域方位估计算法实验研究

针对阵列误差的存在会导致波束域高分辨方位估计算法性能下降的问题,给出了一种基于阵列误差校正的波束域处理方法。该方法利用单个校正源,根据实际测量数据,在获取基阵实测阵列流形的基础上,实现了对阵列误差的校正,进而利用波束域MUSIC算法估计出信号的方位。实验结果验证了基于实测阵列流形的阵列误差校正方法可以有效增强波束域高分辨算法对阵列误差的稳健性。     

改进的粒子群优化算法下的MIMO雷达稳健波束形成

在进行阵列自适应波束形成时,由于阵元导向矢量失配现象的存在,严重影响了常规最优波束形成的性能。考虑阵元的导向矢量误差,运用改进的粒子群优化算法对阵元的导向矢量进行纠正,使其误差达到最小,得到了一种适用于多输入多输出雷达的新的稳健波束形成方法。与现有的应用于MIMO雷达的稳健波束形成方法相比,在导向矢量误差较大或者误差随机变化的情况下新方法具有更高的输出信号干噪比,且其性能一直保持了较高的稳定性。数值仿真结果验证了新方法相比已有算法具有更好的鲁棒性和更高的输出性能。     

基于小波分析的改进旁瓣相消宽带信号波束形成算法

研究了改进的旁瓣相消算法,该算法利用小波滤波器组阻塞接收信号的期望信号分量进行自适应的波束形成。经过改进算法处理后,阵列信号的协方差矩阵中不包含期望信号分量,从而克服了当存在系统误差时自适应波束形成中期望信号相消的问题,并解决了在实际应用中旁瓣相消波束形成算法GSC波束形成算法需要构造与期望信号的导向矢量完全正交的阻塞矩阵的难点问题,从而达到提高系统稳健性能的目的,仿真结果验证了该算法的性能优于传统的MVDR方法和基于MVDR的对角加载方法。     

水下多传感器基阵波束域高分辨方位估计方法及实验研究

针对水声设备的实际应用，给出了基于实测基阵阵列流形的波束域高分辨方位估计的MUSIC方法。在预形成多波束时，该方法采用适用于任意阵形的自适应波束优化技术，针对水下实际阵列设计超低旁瓣波束以抑制水面上分布的强干扰。为了减小实际阵列模型和理想阵列模型失配所带来的不利影响，在多波束设计时，利用实测阵列流形代替理想阵列流形进行设计，消声水池实验结果验证了该方法可以有效地降低系统中由于阵列模型失配所造成的波束域MUSIC方位估计方法的性能损失。