摘要：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。

摘要：针对经典MUSIC算法在信源相干条件下算法性能失效问题,提出一种基于数据协方差矩阵二次重构并对噪声子空间进行加权处理的改进型MUSIC算法。首先对接收到的数据协方差矩阵进行重构处理,然后根据特征值分解得到噪声特征值的最大值与最小值的比值关系,使用合适的加权系数得到新的噪声子空间并推导得到改进后的空间谱函数,最后结合谱峰搜索完成对信源目标的DOA估计。仿真结果表明,改进型MUSIC算法有效消除了信号的相干性,不造成阵列孔径损失,在低信噪比、小快拍数以及信号入射间隔较小的情况下,能有效估计出相干信号的波达方向。

摘要：针对鲁棒Capon波束形成算法中采用牛顿迭代求解对角加载因子时,运算量大且算法旁瓣增益高的问题,提出了一种改进的稳健波束形成算法。首先对干扰协方差矩阵进行重构,然后将重构的协方差矩阵投影到噪声子空间,使期望信号导向矢量在噪声子空间投影最优,最后精确求解对角加载因子。该方法的运算量低于RCB算法中牛顿迭代和最差性能最优(WCPO)算法中凸规划运算,并且提高了加载因子的计算精度。实际仿真结果表明,改进算法有效克服了信号方向估计误差,具有更低且稳定的旁瓣增益,输出信干噪比性能优于现有其他方法。

摘要：自适应波束形成是一种有效的空域抗干扰方案。然而当接收中的多个不同来向的干扰间存在强相干性,一般的自适应波束形成算法无法获得与干扰子空间理想正交的权矢量,对相干干扰的理想抑制失效,残余干扰将大大影响处理结果用于目标检测和定位等的可靠性。针对在同时存在独立干扰和多组自相干干扰的复杂相干干扰场景下自适应波束形成的干扰抑制性能急剧恶化的问题,本文结合协方差矩阵重构思想和空间差分技术,提出了一种改进的自适应波束形成器。该波束形成器的构建基于最小方差无畸变响应波束形成器,首先利用Capon空间谱的功率估计重构了独立干扰+噪声协方差矩阵,获得在不受到接收信号中的期望信号的影响下对独立干扰实现理想抑制的波束形成权矢量;其次,利用空间差分技术重构了恢复相干干扰子空间信息的相干干扰协方差矩阵,进而得到对接收信号中的相干干扰实现理想抑制的波束形成权矢量;最后,结合以上两个权矢量推导出可对接收信号中的所有干扰实现同时抑制的波束形成器。仿真结果验证了提出的波束形成器在未知干扰DOA信息下仍可自适应获得精确的深干扰抑制零陷,同时具有低旁瓣特性,与现有算法相比展现出更佳的输出性能,且优势在小快拍和接收含期望信号时仍具有稳健性。此外,本文通过理论分析表明,有别于现有算法,提出的波束形成器在接收中的干扰数量大于阵列阵元数的场景下仍可获得理想的干扰抑制性能,并在仿真实验中设计典型场景验证了理论分析的正确性。

摘要：在非均匀杂波环境下,被干扰目标污染的训练样本会严重影响空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)性能,需进行剔除。该文提出一种基于输出信杂噪比(signal-to-clutterplus-noise ratio,SCNR)的训练样本选择算法,以输出SCNR值作为检验统计量进行样本筛选,当样本的杂波特性与目标距离环(cell under test,CUT)越相近,则基于样本设计的STAP滤波器对CUT的杂波抑制性能就越好,输出SCNR越高。此外,该文利用子孔径协方差矩阵直接表征CUT和样本的杂波特性,可确保各距离环杂波特性的表征不受其他距离环的影响,且准确性不受样本数量的限制。最后,通过实测数据验证了该样本筛选算法的性能。

摘要：针对协方差矩阵重构过程中计算量大的问题,提出一种基于自适应高斯勒让德积分重构协方差矩阵并且改进导向矢量估计的稳健波束形成算法。首先构造干扰子空间,引入自适应高斯勒让德积分计算干扰子空间得到干扰相关矩阵,然后对干扰相关矩阵进行特征分解求出投影矩阵,并且将接收信号投影到投影矩阵上,求出重构的干扰加噪声协方差矩阵,最后对导向矢量失配进行修正。仿真结果表明,该算法设计出的波束形成器具有较好的应对导向矢量失配、阵元扰动的能力。