二维束宽恒定的二阶锥规划波束形成方法

二阶锥规划作为凸优化理论的一个分支,近些年来已应用于波束形成的研究,但在已有研究中基于均匀线阵的一维波束形成研究得较多,且较少考虑不同指向下的束宽恒定问题。因此,基于矩形平面阵,将二阶锥规划的一维束宽恒定波束形成方法扩展到二维作为主要研究目标,首先采用Dolph-Chebyshev加权方法设计出二维参考波束,再以主瓣逼近和旁瓣最小为约束,引入二阶锥规划方法设计了支持不同俯仰角和方位角指向的二维波束。经仿真分析,所提方法可实现在三维空间中的不同指向下的波束形成,且在俯仰角设定后,在不同方位指向下可实现3 dB束宽较恒定的波束,减少了指向对波束特性的影响,方便于应用。     

一种基于简化极化敏感阵列的APES波束形成算法

为了有效降低极化敏感阵列各共点分量之间互耦的相互影响,进一步提高极化阵列的滤波性能,基于新的阵列模型提出了幅度相位估计（APES）波束形成算法。首先,给出了简化极化阵列的布阵模型和接收信号模型;然后,针对简化极化阵列给出了极化APES波束形成算法的详细理论推导,得到了最优权向量的表达式;最后,通过仿真实验验证了极化APES在波束形成方面的有效性。仿真结果表明该算法在强期望信号功率、低采样快拍数或是存在相干干扰的情况下都具有稳定的波束图。     

一种基于二重特征分解的稳健波束形成方法

针对强干扰背景下的弱目标被动探测与定位问题,提出了一种基于特征分解的稳健波束形成方法。首先搭建了一个由信号子空间与干扰方向导向矢量组合的特殊矩阵,理论推导了该矩阵特征向量与信号导向矢量间的内在关系,并证明这种数学关系仅与信号间相对方位有关,与信号能量无关;接着利用该关系,构造了能够抑制训练数据中期望信号并保证其余信号功率不变的预处理矩阵;最后对预处理后的训练数据,结合对角加载方法,获得最终波束形成方法的权向量。仿真实验证明,在干扰区间已知时,该算法在保证波束形成的稳健性同时,具有更强的干扰抑制能力。     

基于到达角误差约束的稳健宽带波束合成算法

针对阵列天线存在系统误差的情况,在Frost结构的基础上提出了一种改进的稳健宽 带波束合成算法。该算法以信号到达角（DOA）误差为约束条件合成期望信号,并把滤波器 优化设计转化为凸优化问题,使用内点迭代法有效解决,进一步使得期望的信号响应具有一 定的波动性,从而使得更多的自由度应用在干扰和噪声的抑制上,达到优化加权制的目的。 仿真结果表明,当系统存在一定的DOA误差、幅相误差和位置误差时,所提出的宽带波束合 成算 法获得的信干噪比（SINR）比worst-case约束算法提高约1～3 dB。     

基于粒子群优化的数字波束形成算法

波束形成的加权系数求解是一个优化过程,现有算法大多经过多次迭代,计算量大,实现复杂。为降低波束形成算法复杂度,将粒子群优化原理应用于数字波束形成中,提出了基于粒子群优化的自适应数字波束形成算法。该算法将每一组权值作为一个粒子,将阵列加权和的输出信号与干扰噪声比(SINR)作为适应度函数,通过比较各个粒子的适应度值,进行迭代搜索得到最优解。该算法可使天线阵在主波束对准有用信号,同时能有效抑制两个以上的干扰,且对阵列通道误差有较好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性。     

基于SKA1-low的数字波束形成技术

为配合我国参与平方公里射电阵（SKA）项目,深入理解数字波束形成条件下的射电干涉观测和相应数据处理算法,提出了基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成和基于分数阶时延滤波器数字波束形成两个技术算法,前者使用互相关法求解相移量来提高波束指向精度,后者是传统算法与射电观测理论的有效结合。首先,详细介绍了算法的理论推导并分析了它们的优缺点;然后,通过仿真实验验证了这两个算法的正确性,仿真结果表明基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成算法相比传统算法具有一定的优越性;最后,分析了不同阶数时延滤波器对波束形成的影响并得出了相应结论。这些仿真结果及结论可为从事SKA项目的科研人员提供参考。     

基于干扰抑制的恒模波束跟踪新算法

当干扰信号强度不小于期望信号时,常规恒模算法（CMA）会错误跟踪到干扰信号;期望信 号导向矢量线性约束恒模算法（LSCCMA）通过对期望信号来波方向约束,可正确跟踪到期望 信号,但是算法在干扰信号来波方向上不能形成明显的零陷。为此,提出了基于干扰约束的 恒模算法（LICCMBTA）。理论分析和仿真结果证明,该算法不仅可以正确跟踪到期望信号, 并且可实现在多个强干扰信号来波方向上形成深度可调的干扰零陷,从而提高了常规恒模算 法波束跟踪的稳健性。     

小孔径超视距目标探测中的OFD-NLFM发射波形设计

针对小孔径超视距目标探测时阵列孔径减小空域滤波性能下降的问题,提出了一种正交频分非线性调频（OFD-NLFM）的发射波形设计方法。首先以正切调频函数为频率函数对发射信号进行建模,详细说明了影响脉压性能的正切函数时间副瓣电平控制因子的选择方法,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了脉压输出噪声功率最小的优化模型并进行求解。仿真表明,提出的正交频分非线性调频信号具有较好的正交性,采用凸优化加权算法后脉压主瓣宽度比传统线性调频信号降低约1/3,峰值旁瓣为-31.22 dB,旁瓣电平平均值小于-100 dB,具备更低的抗噪声和干扰性能,从波形设计和脉压处理角度改善了空域滤波性能的不足。