导向矢量失配条件下的稳健自适应波束成形研究

基于导向矢量扩维的稳健波束形成方法方玉河;李哲;曹永兴;朱军;王南;苏良智【摘要】针对阵列信号导向矢量失配下的稳健波束形成问题,该文提出了1种新的方法.引入角度稳健因子,从而构造扩展目标导向矩阵,以替代目标视在导向矢量.仿真结果表明,该文方法比传统最小方差无偏响应(MVDR)方法具有更稳健的波束形成效果和更低的副瓣电平.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(042)006【总页数】5页(P722-726)【关键词】阵列信号处理;波束形成;导向矢量失配;最小方差无偏响应【作者】方玉河;李哲;曹永兴;朱军;王南;苏良智【作者单位】南瑞集团有限公司,江苏南京211106;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉430074;电网雷击风险预防湖北省重点实验室,湖北武汉430074;南瑞集团有限公司,江苏南京211106;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉430074;电网雷击风险预防湖北省重点实验室,湖北武汉430074;国网四川省电力公司,四川成都610041;国网四川省电力公司,四川成都610041;国网陕西省电力公司,陕西西安710048;国网浙江省电力公司,浙江杭州310048【正文语种】中文【中图分类】TN958当前,阵列信号处理在雷达[1]、声呐[2]、通信[3]等领域得到了广泛应用[4]。

波束形成技术已成为阵列信号处理的标志性技术之一[5-7],其核心是通过对阵列天线的各个阵元进行加权实现空域滤波,从而在期望方向形成最大增益,在干扰方向形成很深的零陷,最终达到检测信号并抑制干扰的目的。

在实际环境中通常存在信号导向矢量失配。

导致信号导向矢量失配的因素很多,例如阵元误差、幅相误差、通道误差、多径效应等。

当存在信号导向矢量失配时,传统波束形成方法必然存在性能损失。

对角加载是稳健波束形成的一类方法[8],然而难以确定对角加载量。

非线性优化理论是稳健波束形成的另一类方法[9],然而该方法运算复杂,而且通常难以得到闭合解。

一种稳健自适应波束形成算法沈肖雅;葛俊祥;王奇【摘要】传统的自适应波束形成器可以自动对准期望方向和抑制干扰,但当期望导向矢量产生失配和干扰发生扰动时,会造成自适应权重的不匹配,导致算法性能急剧下降.为此,提出了一种新的稳健自适应波束形成算法.该算法是基于标准Capon波束形成器,对干扰区域构造宽零陷和利用采样协方差矩阵的特征值重构了干扰加噪声协方差矩阵,同时对期望信号导向矢量估计,最后对权重进行二次约束实现了零陷加宽、期望指向不偏移.仿真实验结果表明,该方法在干扰移动和导向矢量失配同时存在时具有更好的稳健性.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2019(014)004【总页数】8页(P373-380)【关键词】稳健波束形成;协方差矩阵重构;二次约束;零陷加宽【作者】沈肖雅;葛俊祥;王奇【作者单位】南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京210044;南京信息工程大学,南京210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京210044;南京信息工程大学,南京210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京210044;南京信息工程大学,南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN911.40 引言自适应波束形成又称为空域自适应滤波，是阵列信号处理的重要内容，它在雷达、通信、射电天文以及医学影像等领域有着广泛应用[1-4]。

传统自适应波束形成在理想情况下能够获得良好性能，但当阵列模型存在失配导致导向矢量无法精确获得时，波束形成器性能下降，尤其是训练数据中包含期望信号时，期望信号有可能被当成干扰，从而出现信号自消现象[5]。

同时，若波束形成器在干扰方向形成的零陷极窄，这造成干扰必须完全对准零陷位置才能被抑制，然而实际中可能出现干扰移动，天线接收平台的振动等情况，导致干扰偏离零陷位置，严重情况下，常规方法可能完全失效[6]。

基于矢量最优化的稳健波束形成方法宋海岩;朴胜春;秦进平【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2012(033)010【摘要】当阵列导向矢量存在误差或接收信号采样样本数较少时,标准Capon波束形成(SCB)的性能会严重退化.现有的提高稳健性的算法大都是针对导向矢量误差而提出的,很少考虑有限采样效应条件下的稳健性问题.针对以上原因,从导向矢量误差和有限采样效应两个角度出发,引入矢量最优化概念,提出了基于矢量最优化的稳健波束形成( VORB)方法,进而提高SCB算法的稳健性,并通过二阶锥( SOC)规划理论对其进行求解.文中还进一步推导了自适应权矢量的近似解析表达式,揭示了影响最优权矢量的各主要因素之间的关系,同时证明了该算法广义上属于对角加载类方法.通过理论分析和计算机仿真研究,表明了VORB方法对自适应波束形成算法的稳健性有明显的改善:在不同快拍数、信噪比(SNR)和导向矢量不确定度条件下,VORB 方法的输出信干噪比(SINR)均较其他算法提高约5 dB;在典型工况条件下,VORB具有更尖锐的谱峰,更低的旁瓣级(低至-15 dB以下).外场试验数据处理结果表明,将VORB应用于实际工程进行空间谱估计,能够得到准确而稳健的高分辨方位估计结果.【总页数】8页(P1222-1229)【作者】宋海岩;朴胜春;秦进平【作者单位】黑龙江工程学院电气与信息工程学院,黑龙江哈尔滨150050;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;黑龙江工程学院电气与信息工程学院,黑龙江哈尔滨150050【正文语种】中文【中图分类】TB56【相关文献】1.联合协方差矩阵重构与导向矢量校正的稳健波束形成方法 [J], 鲁欢;冯西安2.矢量最优化稳健波束形成性能分析 [J], 宋海岩;朴胜春;秦进平3.基于响应矢量优化的共形阵列稳健波束形成方法 [J], 徐艳红;史小卫;许京伟;李平4.基于波束域导向矢量估计的稳健自适应波束形成方法 [J], 杨涛;苏涛;何学辉5.基于导向矢量扩维的稳健波束形成方法 [J], 方玉河;李哲;曹永兴;朱军;王南;苏良智因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

近场散射环境下的稳健自适应波束形成
廖瑞乾;许京伟;廖桂生
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2017(044)005
【摘要】针对近场散射效应造成的导向矢量和阵元接收数据不匹配进而使得波束形成性能严重损失这一问题,提出一种新的基于导向矢量不确定集的稳健自适应波束形成算法,将近场散射信号加以利用,提高波束形成输出信噪比.该算法综合考虑了近场散射信号和远场直达波信号,将整体所属的大的不确定集划分成了两个小的分别用来描述远场和近场导向矢量的不确定集,通过参数矩阵变换后的凸优化联合估计出远场信号导向矢量和未知的近场散射系数.仿真实验证明了该算法的正确性和有效性.
【总页数】5页(P184-188)
【作者】廖瑞乾;许京伟;廖桂生
【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安 710071;西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安 710071;西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安 710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.一种低快拍情况下的稳健自适应波束形成算法 [J], 朱玉堂;赵永波;水鹏朗;程增飞;李慧
2.一种近场条件下散射成像算法的研究 [J], 李晓转;张长革;杨刚;王戈
3.一种在主瓣干扰条件下稳健的自适应波束形成方法 [J], 李荣锋;王永良;万山虎
4.一种相干环境下的稳健自适应波束形成算法 [J], 戴凌燕;王永良;李荣锋
5.近场条件下散射计的绝对定标 [J], 董晓龙;吴季;孙波;姜景山
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基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法
乔成林;全厚德;崔佩璋;郑保明
【期刊名称】《探测与控制学报》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】针对已有稳健波束形成算法实时性差、收敛速度慢、输出信干噪比(SINR)低的缺陷，提出基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法。

该算法首先构造一个正定矩阵，然后根据真实期望信号正交于噪声子空间的原理，建立代价函数，采用最陡下降法自适应迭代求解权矢量，最后将权矢量投影到信号干扰子空间。

仿真验证表明该算法实时性好、收敛速度快、输出 SINR高，在较大导向矢量误差范围内仍能保持良好性能，具有较高的实际应用价值。

【总页数】5页(P86-90)
【作者】乔成林;全厚德;崔佩璋;郑保明
【作者单位】军械工程学院信息工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院信息工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院信息工程系，河北石家庄 050003;总装备部通用装备保障部，北京 110000
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.一种导向矢量双层估计的稳健波束形成算法 [J], 李文兴;毛晓军;翟助群
2.导向矢量不确定集约束的稳健Capon波束形成算法 [J], 刘聪锋;廖桂生
3.基于导向矢量实时校准的跳频波束形成算法 [J], 乔成林;全厚德;崔佩璋;高飞
4.基于波束域导向矢量估计的稳健自适应波束形成方法 [J], 杨涛;苏涛;何学辉
5.导向矢量和协方差矩阵联合迭代估计的稳健波束形成算法 [J], 杨志伟;张攀;陈颖;许华健
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