基于Laguerre滤波器等价设计的IIR宽带波束形成

常规IIR宽带波束形成器可以获得比FIR宽带波束形成器更好的性能,但其需要多极点的自适应调整过程,存在稳定性无法保证,计算复杂度较高等问题.本文提出一种新的基于IIR滤波器的宽带波束形成算法.该算法基于高阶Laguerre宽带波束形成器,利用双线性变换和函数束方法设计相应的低阶等价IIR宽带波束形成器.仿真实验及理论分析表明,该方法无需常规IIR宽带波束形成器的多极点自适应调整过程,在保证算法稳定性的同时,减少了计算复杂度,并提高了输出信干噪比(SINR).     

基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成

针对期望信号波达角(DOA)估计误差较大时相干波束形成性能下降的问题,该文提出一种基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成算法。该算法首先定义阻塞矩阵,推导多级阻塞原理,并利用其滤除阵列接收信号中的期望信号;然后给出空间中只存在期望信号时,子阵与全阵间阵列流型的映射关系,据此推导全阵扩展变换,并证明其在干扰信号存在条件下的有效性;最终利用扩展变换获取全阵最优权矢量,实现相干波束形成。该算法对期望信号波达角估计误差稳健,且无需干扰信号来向的先验信息,同时可以有效避免阵列孔径的损失。仿真分析验证了算法的优越性和理论分析的有效性。     

存在站址误差下的时频差稳健定位算法

针对现有算法定位精度低,稳健性差的问题,该文基于误差校正的思想,改进了经典两步加权最小二乘(TSWLS)算法的步骤2,提出一种站址误差条件下基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的高精度、稳健动目标无源定位算法。所提算法的步骤2对步骤1中引入的辅助变量进行泰勒展开以构建误差校正方程,避免了经典两步加权最小二乘算法中的矩阵缺秩问题和非线性运算,提高了算法的稳健性和定位精度。理论分析表明,在小噪声条件下该算法定位精度可达克拉美罗下界(CRLB)。仿真结果表明,在常见量级的站值误差及测量误差下,相比于现有算法,该文算法具有更强的稳健性和更优的抗噪性。      

宽带恒定束宽盲波束形成算法

针对传统盲源分离算法对宽带阵列信号适用性较差的问题,提出一种基于时频分析的宽带恒定束宽盲波束形成算法。该算法首先将接收信号变换到时频域上并提取出单源点。然后,对单源点聚类并求解信号在不同频点上的导向矢量。最后,通过提出一种信号来向未知的空间响应变化约束方法,实现宽带恒定束宽盲波束形成。该算法避免了将宽带盲波束形成转换为卷积混合的盲源分离,因而不存在时域盲源分离算法中系统参数随滤波器阶数急剧增加的问题,也不存在频域算法中排序和幅度模糊的问题。仿真结果表明,算法能够较好地实现宽带信号的盲分离,且输出信干噪比高于时域、频域以及时频域盲源分离算法,实测数据的处理结果验证了该算法的实用性。      

基于反对角单位阵的窄带多径信号接收波束形成算法

针对多径环境下传统Capon 波束形成器性能下降的问题,该文首先分析了期望信号对消的原因:对应期望信号和多径干扰的阵列输出间的相位差始终在 附近变化。然后利用反对角单位阵构造新的阵列接收数据协方差矩阵和导向矢量,并根据最小方差无畸变(MVDR)准则求取最优加权矢量进行阵列输出。该算法无需估计多径和非相关干扰信号的来向,且可以通过调整选取的阵元个数获得更优的阵列输出性能。仿真实验表明该文算法的性能优于传统Capon 和多径信号接收类算法。      

基于改进时频分析方法的雷达信号瞬时频率估计

瞬时频率估计(Instantaneous Frequency, IF)在雷达信号处理中有着重要的研究意义,时频分布峰值检测是IF估计研究和应用中较为普遍和有效的方法,但由于噪声的影响,时频分布峰值往往偏离真实的IF曲线。针对低信噪比下的IF估计,文中首先对WVD及CWD的时频分布矩阵作Hadamard积,得到一种混合的时频分析方法,而后采用多样本信号时频能量累乘的方法,进一步抑制噪声在时频面上的分布;然后以时频分布峰值在信号自项时频聚集区域的分布概率为准则,计算出时频分布的数据窗长,并根据该窗长得到IF的初始估计;最后依据初始IF,采用交叉置信区间算法对时频分布峰值进行检测,得到信号的瞬时频率估计值。文中对NLFM、LFM和FSK信号的IF估计进行了研究,并与WVD峰值检测法和时频分布一阶矩法进行了比较,仿真结果表明了本文方法的有效性。      

基于空间斜投影的宽带多相干组 DOA 估计算法

针对宽带多相干组信号条件下传统的聚焦类算法性能下降的问题,提出一种基于空间斜投影的宽带波达方向(DOA)估计算法。该算法首先利用窄带解相干算法得到初始的DOA估计值,接着通过求解约束最小化问题得到各相干组信号的衰落系数估计值;然后,利用空间斜投影技术将不同的相干组信号分离,并利用聚焦变换将分离的信号聚焦到单一频点处;最后,利用窄带高分辨算法得到最终的DOA估计值。仿真实验表明:与现有的聚焦类算法相比,文中算法具有更好的估计性能,在较低信噪比情况下尤为明显;同时,文中方法对于相关性较低的空间色噪声也有一定适用性。     

求一类非光滑规划全局极小点的改进的填充函数法

考虑优化问题minx∈ΩF(x) ,针对F(x)为局部Lipschitz函数 ,本文引入了求解该优化问题的一类改进的单参数填充函数 ,给出了相应的算法和收敛估计 ,理论分析和数值结果表明该方法是行之有效的     

改进的宽带阵元延迟线恒定束宽波束形成算法

针对时域宽带恒定束宽波束形成计算复杂度高、硬件实现复杂等问题,提出基于离散空间响应变化(SRV)约束的宽带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型,然后分别在有无强干扰的情况下,采用约束优化的方式,在保证期望来向增益趋于单位响应的同时,对期望方向逼近精度、旁瓣增益、主瓣宽度、SRV等进行约束,使得可能的最大旁瓣均值最小,最后将其转化为二阶锥规划问题,并利用内点法进行求解。实验表明,该算法的频率不变性较好,收敛速度较快,计算复杂度较低。