协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法

针对协方差矩阵含有期望信号成分以及波束指向角失配时,传统自适应波束形成器性能严重下降的问题,提出了协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法。该算法将全空域划分成若干互不重叠的区域,分别对应干扰区域与信号区域,先利用Capon波束形成器对干扰区域积分,由此构造出干扰协方差矩阵。然后,利用标准Capon波束形成器的波束域MUSIC谱估计法对信号区域积分,重构出信号协方差矩阵,以其主特征向量作为期望信号导引向量估计。由于算法重构了干扰加噪声协方差矩阵并对导引向量进行了修正,保证了自适应波束形成器的性能。理论分析和仿真实验结果表明,算法在训练数据含有期望信号成分和波束指向角度失配情况下具有良好的性能。     

一种低复杂度的稳健自适应波束形成

稳健自适应波束形成可以解决经典自适应波束形成在非理想条件下(如存在方位失配、阵元位置误差、非平面波传播等)性能下降的问题,因而受到广泛关注,但目前多数稳健自适应波束形成方法计算复杂度高,在高信噪比时性能下降。为此,研究提出了一种分别重构干扰协方差矩阵和噪声协方差矩阵的低复杂度的稳健自适应波束形成方法,以减小计算量,提高稳健性。仿真实验表明,该算法能获得近似最优的输出信干噪比和更好的稳健性。     

Robust supergain beamforming for circular array via second-order cone programming

The phenomenon of supergain for a circular array and its robust beamforming are presented. The coplanar superdirective array gain of the circular array, although it is not so extreme as an endfire line array, outperforms a lot over that of a conventional delay-and-sum beamformer in isotropic noise fields when the inter-element spacings are much smaller than one-half wavelength. However, optimum beamforming algorithms can be extremely sensitive to slight errors in array characteristics. The performance are known to degrade significantly if some of underlying assumptions on the sensor array is violated. Therefore, white noise gain constraint is used to improve the robustness of the supergain beamformer against random errors. We show that the design of the weight vector of robust supergain beamformer can be reformulated as a form of second-order cone programming and resolved efficiently via the well-established interior point method. Results of computer simulation for a 24-element circular array confirm satisfactory performance of the approach proposed in this paper.     

声光自适应信号处理技术在扩频通信中的应用

研究了声光滤波的工作原理,用布拉格器件作模拟抽头延迟线完成横向滤波。讨论了LMS自适应滤波的基本方法,给出了声光自适应LMS滤波的实现方法并用于扩频通信的窄带干扰抑制中。对扩频通信进行干扰抑制的滤波过程通常是一个自适应过程,采用声光自适应滤波技术,不仅能抑制窄带干扰,而且能提高系统的处理增益和分辨率。     

采用空间谱加权稀疏约束的稳健Capon波束形成方法

针对标准Capon波束形成器旁瓣级高以及期望信号方向存在误差时,性能会严重下降的问题,提出一种基于噪声及干扰空间谱加权的稀疏约束Capon波束形成方法。该方法利用波束响应本身具有的稀疏特性,以及在稀疏重构算法中l₁范数具有抑制较大值保护较小值的特性,使用噪声及干扰的空间谱对不同角度的波束响应进行加权,然后施以稀疏约束。仿真、水池试验与湖上试验中,与其它几种方法比较表明该方法可以降低波束形成器的旁瓣级,获得较深的零陷,提高了阵列输出信干噪比与抗导向向量误差的能力。     

用信号处理技术及传播理论还原雷声频谱

以往关于雷声的研究都限于观测点雷声频域范围的探讨, 由于噪音和衰减因素的影响, 观测点的雷声频谱有很大失真. 针对在兰州地区观测的一次雷暴过程中的雷声信号, 利用数字信号处理技术,由观测点处的雷声音频信号得到频率谱,并对雷声频谱进行噪音分析; 然后结合声音在大气中传播的衰减理论, 分析了不同大气环境对声吸收的影响, 并推算出了声源附近的雷声频率谱. 关键词： 雷声频谱 信号处理 传播理论 峰值频率