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宽带共形阵基于SRV约束的自适应波束设计
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作者 陈鹏 郝拥军 +3 位作者 李瑞康 樊玮鹏 张亚龙 王瑞尧 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第15期101-107,共7页
自适应波束形成可以有效抑制非期望信号方向上的干扰信号。针对采用节拍延迟线(Tapped Delay Line,TDL)结构和复数加权系数的宽带共形阵,本文提出一种基于空间响应偏差SRV(Spatial Response Variation)约束的自适应频率不变波束形成器(F... 自适应波束形成可以有效抑制非期望信号方向上的干扰信号。针对采用节拍延迟线(Tapped Delay Line,TDL)结构和复数加权系数的宽带共形阵,本文提出一种基于空间响应偏差SRV(Spatial Response Variation)约束的自适应频率不变波束形成器(Frequency Invariant Beamformer,FIB)优化设计方法。该自适应FIB在参考频率上保持预测信号方向无偏响应以及旁瓣级恒定这2个限制条件下,根据对波束形成器输出功率值与平均空间响应偏差值这2项的加权和进行最小化处理的准则进行设计。通过将这种FIB设计问题转化为标准二阶锥规划(Second Order Cone Programming,SOCP)形式后,可以采用内点方法对其进行有效求解。仿真结果验证了本文方法对于宽带共形阵自适应FIB设计的有效性。 展开更多
关键词 宽带共形阵 频率不变波束形成器 空间响应偏差 二阶锥规划
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基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成 被引量:2
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作者 陈明建 罗景青 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期34-40,共7页
针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,... 针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,使阵列波束图在主瓣区域内波束图近似保持频率不变特性,然后采用参考频率上幅度响应约束的优化方法来确定最优权值。仿真结果表明:与基于最差情况性能最优的稳健方法相比,该方法复杂度低,能灵活控制稳健的方位区域宽度和幅度响应抖动值,且不仅能有效地控制波束主瓣区域内信号的畸变,还改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值。 展开更多
关键词 稳健自适应波束形成 宽带 波束指向误差 幅度响应约束 空间响应偏差
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宽带平面阵基于空间响应偏差约束的优化波束设计 被引量:1
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作者 陈鹏 郝拥军 +3 位作者 王薇 廉成斌 张亚龙 鲍轩 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第20期60-66,共7页
针对具有节拍延迟线TDL(tapped delay line)结构和复数加权系数的宽带平面阵,提出基于空间响应偏差SRV(spatial response variation)约束的非自适应和自适应频率不变波束形成器FIB(frequency invariant beamformer)设计方法。非自适应FI... 针对具有节拍延迟线TDL(tapped delay line)结构和复数加权系数的宽带平面阵,提出基于空间响应偏差SRV(spatial response variation)约束的非自适应和自适应频率不变波束形成器FIB(frequency invariant beamformer)设计方法。非自适应FIB根据在参考频率点上主瓣方向无偏响应约束、加权系数向量范数约束以及平均空间响应偏差幅度约束这3个条件下最小化在参考频率点上波束图旁瓣级的准则进行设计。自适应FIB根据在参考频率点上预测信号方向无偏响应约束、在参考频率点上旁瓣区域旁瓣级约束以及平均空间响应偏差幅度约束这3个条件下最小化波束形成器输出功率的准则进行设计。通过将这2种FIB设计问题转化为标准二阶锥规划SOCP(second order cone programming)形式后,可以采用内点方法对其进行有效求解。仿真结果验证了本文方法对于宽带平面阵非自适应FIB和自适应FIB设计的有效性。 展开更多
关键词 宽带平面阵 节拍延迟线 频率不变波束形成器 空间响应偏差 二阶锥规划
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无需预延迟补偿的宽带Frost波束形成算法 被引量:1
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作者 刘成城 赵拥军 +1 位作者 胡德秀 杨静 《信息工程大学学报》 2015年第2期203-208,共6页
针对宽带Frost波束形成算法存在预延迟补偿误差时性能急剧下降的问题,提出一种无需预延迟补偿的宽带Frost波束形成算法。该算法利用离散空间响应变化约束,将带宽内不同频点的一组约束条件改写为参考频点的单个约束条件,有效简化了宽带L... 针对宽带Frost波束形成算法存在预延迟补偿误差时性能急剧下降的问题,提出一种无需预延迟补偿的宽带Frost波束形成算法。该算法利用离散空间响应变化约束,将带宽内不同频点的一组约束条件改写为参考频点的单个约束条件,有效简化了宽带LCMV算法约束矩阵的设计,推导出最优权系数的闭式表达式,实现宽带恒定束宽波束形成。仿真实验与理论分析表明,该算法无需预延迟补偿,恒定束宽特性较好,旁瓣较低且具有较高的输出信干噪比。 展开更多
关键词 宽带波束形成 预延迟 恒定束宽 空间响应变化
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改进的宽带阵元延迟线恒定束宽波束形成算法 被引量:5
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作者 汪婉秋 刘成城 +1 位作者 赵拥军 陈晖 《信号处理》 CSCD 北大核心 2013年第2期194-200,共7页
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,... 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。 展开更多
关键词 阵元延迟线 宽带波束形成 恒定束宽 空间响应变化 二阶锥规划
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SRV constraint based FIB design for wideband linear array 被引量:3
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作者 Peng Chen Yihui Liang +2 位作者 Chaohuan Hou Xiaochuan Ma Dapeng Liu 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2010年第6期941-947,共7页
Frequency-invariant beamformer (FIB) design is a key issue in wideband array signal processing. To use commonly wideband linear array with tapped delay line (TDL) structure and complex weights, the FIB design is p... Frequency-invariant beamformer (FIB) design is a key issue in wideband array signal processing. To use commonly wideband linear array with tapped delay line (TDL) structure and complex weights, the FIB design is provided according to the rule of minimizing the sidelobe level of the beampattern at the reference frequency while keeping the distortionless response constraint in the mainlobe direction at the reference frequency, the norm constraint of the weight vector and the amplitude constraint of the averaged spatial response variation (SRV). This kind of beamformer design problem can be solved with the interior-point method after being converted to the form of standard second order cone programming (SOCP). The computer simulations are presented which illustrate the effectiveness of our FIB design method for the wideband linear array with TDL structure and complex weights. 展开更多
关键词 tapped delay line (TDL) wideband linear array frequency invariant beamformer (FIB) spatial response variation (SRV) second order cone programming (SOCP).
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基于空间响应偏差约束的最小二乘宽带波束形成 被引量:4
7
作者 陈明建 罗景青 《电路与系统学报》 北大核心 2013年第1期84-89,共6页
针对常规最小二乘宽带波束形成中存在波束响应不满足频率不变特性和干扰方向零陷无法控制的问题,提出了一种基于空间响应偏差约束的最小二乘宽带波束形成方法。该方法通过对阵列空间响应在指定的宽频段和方位范围内施加约束,来控制阵列... 针对常规最小二乘宽带波束形成中存在波束响应不满足频率不变特性和干扰方向零陷无法控制的问题,提出了一种基于空间响应偏差约束的最小二乘宽带波束形成方法。该方法通过对阵列空间响应在指定的宽频段和方位范围内施加约束,来控制阵列波束响应的频率不变特性,同时增加一系列的线性约束,可以实现旁瓣电平和干扰零陷的灵活控制。在全方位约束和仅主瓣方位约束两种情况下,均能有效改善宽带波束的频率不变性能,并能在干扰方向上准确形成深零陷。仿真实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 最小二乘 宽带波束形成 频率不变波束器 空间响应偏差
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基于二次型约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量:4
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作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 刘成城 丁永超 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2016年第4期815-822,共8页
针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点... 针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,实现具有恒定束宽特性的宽带波束形成,再通过对权矢量模值施加二次不等式约束,抑制指向误差及传感器参数随机扰动误差,提高算法的稳健性,并通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得最优权矢量的解析解。实验结果表明算法可有效克服信号指向误差引起的波束形成器性能恶化问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 空间响应变化约束 二次型约束
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最差性能最优的稳健宽带Capon波束形成算法 被引量:3
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作者 陈明建 罗景青 +1 位作者 唐希雯 冯剑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期434-441,共8页
针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配的影响,提出了一种基于广义特征值分解的稳健宽带Capon波束形成算法。算法利用空间响应偏差约束实现宽带频率不变波束形成,同时增加期望信号导向矢量的不确定集约束,改善了算法对导向矢... 针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配的影响,提出了一种基于广义特征值分解的稳健宽带Capon波束形成算法。算法利用空间响应偏差约束实现宽带频率不变波束形成,同时增加期望信号导向矢量的不确定集约束,改善了算法对导向矢量偏差的稳健性,推导出自适应权矢量的两类近似闭式解。仿真结果表明,与现有的稳健宽带波束形成算法相比,算法在改善波束频响一致性的同时,提高了阵列输出信干噪比,对期望信号导向矢量的误差具有很好的稳健性。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健CAPON波束形成 导向矢量误差 最差性能最优 空间响应偏差约束
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基于空间响应偏差约束的稳健宽带波束形成 被引量:2
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作者 陈明建 罗景青 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1124-1129,共6页
针对宽带自适应波束形成中期望信号导向矢量失配的问题,提出了一种基于空间响应偏差(SRV)约束的稳健宽带波束形成算法。该算法在空时二维处理宽带信号模型基础上,通过增加SRV约束改善阵列响应的频率不变性能,同时结合导向矢量误差... 针对宽带自适应波束形成中期望信号导向矢量失配的问题,提出了一种基于空间响应偏差(SRV)约束的稳健宽带波束形成算法。该算法在空时二维处理宽带信号模型基础上,通过增加SRV约束改善阵列响应的频率不变性能,同时结合导向矢量误差的不确定集约束和误差矩阵范数约束增强算法的稳健性。该类稳健宽带波束形成器的权值求解问题可以转化为矩阵束的广义特征值分解问题,推导了权矢量的近似闭式解。算法分析和仿真结果表明,与现有的稳健宽带波束形成算法相.比,该方法在改善阵列响应的频率不变特性的同时,提高了阵列输出信干噪比(SINR)性能。 展开更多
关键词 宽带波束形成 空间响应偏差(SRV) 频率不变波束图 约束 广义特征值分解
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基于稀疏约束和SRV约束的宽带自适应波束形成 被引量:1
11
作者 陈明建 罗景青 樊甫华 《信号处理》 CSCD 北大核心 2012年第5期699-704,共6页
针对传统的宽带MVDR自适应波束形成中,抑制干扰的同时会抬高旁瓣电平,且过多的线性约束会导致波束输出的SINR性能下降的问题,提出了一种基于SRV约束和稀疏约束的低旁瓣、高增益宽带自适应波束形成方法。该方法在窄带MVDR自适应波束形成... 针对传统的宽带MVDR自适应波束形成中,抑制干扰的同时会抬高旁瓣电平,且过多的线性约束会导致波束输出的SINR性能下降的问题,提出了一种基于SRV约束和稀疏约束的低旁瓣、高增益宽带自适应波束形成方法。该方法在窄带MVDR自适应波束形成基础上,通过增加波束图稀疏约束来降低波束的旁瓣电平,同时利用空间响应偏差(SRV)约束将窄带算法推广到宽带MVDR自适应波束形成中,极大地降低了算法的复杂度,改善了波束输出的SINR性能。与传统方法相比,该方法在降低宽带波束的旁瓣电平的同时,还具有良好的干扰抑制效果。数值仿真实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 宽带波束形成 MVDR波束形成器 稀疏约束 空间响应偏差约束
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基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量:1
12
作者 刘成城 赵拥军 +1 位作者 刘亚奇 杨静 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期89-94,共6页
针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能下降的问题,提出一种基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽自适应波束形成算法.该算法首先利用空间响应变化约束,实现宽带恒定束宽;然后在约束边界上推导最差性能最优方法的等式约束表达式,并... 针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能下降的问题,提出一种基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽自适应波束形成算法.该算法首先利用空间响应变化约束,实现宽带恒定束宽;然后在约束边界上推导最差性能最优方法的等式约束表达式,并利用拉格朗日乘子法求解最优权矢量;最后给出了拉格朗日乘子的取值范围.仿真实验和理论分析表明:该算法在实现恒定束宽的同时具有较高的阵列输出性能和较好的稳健性;另外,该算法的参数选取方法较为简单,避免了传统最差性能最优方法中的广义特征值分解、牛顿迭代及二阶锥规划求解等,计算量较低. 展开更多
关键词 自适应 波束形成 宽带 稳健 最差性能最优 恒定束宽 空间响应变化约束
原文传递
一种低复杂度的稳健宽带SDL波束形成算法 被引量:1
13
作者 汪婉秋 刘成城 +1 位作者 赵拥军 陈晖 《信息工程大学学报》 2013年第1期72-77,共6页
针对存在期望信号指向误差时宽带波束形成性能下降等问题,提出一种基于最差性能准则和空间响应变化(SRV)的稳健阵元延迟线(SDL)宽带波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型;然后基于最差性能准则,设置多个约束条件,并通过对阵列... 针对存在期望信号指向误差时宽带波束形成性能下降等问题,提出一种基于最差性能准则和空间响应变化(SRV)的稳健阵元延迟线(SDL)宽带波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型;然后基于最差性能准则,设置多个约束条件,并通过对阵列波束波动附加离散SRV约束,用一参考频率上的约束条件代替一组不同频率上的约束条件;最后将稳健宽带波束形成问题转化为二阶锥规划问题,利用内点法有效求解。仿真实验表明,存在期望信号指向误差的情况下,该算法具有较好的稳健性,恒定束宽性能良好,且计算复杂度较低。 展开更多
关键词 阵元延迟线 稳健宽带波束形成 空间响应变化 恒定束宽波束形成器
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一种新的稳健宽带SDL波束形成算法
14
作者 汪婉秋 刘成城 +1 位作者 赵拥军 陈晖 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2013年第11期30-34,共5页
针对存在期望信号指向误差时宽带波束形成性能下降等问题,提出一种基于空间响应变化(SRV)和概率约束的稳健阵元延迟线(SDL)宽带波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型;然后假设期望信号导向矢量误差服从复高斯分布,并将基于一组... 针对存在期望信号指向误差时宽带波束形成性能下降等问题,提出一种基于空间响应变化(SRV)和概率约束的稳健阵元延迟线(SDL)宽带波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型;然后假设期望信号导向矢量误差服从复高斯分布,并将基于一组不同频率上概率约束优化条件的稳健宽带波束形成问题转化为二阶锥规划的问题,可利用内点法有效求解;最后对阵列波束波动附加离散SRV约束,以提高频率不变性和简化概率约束优化条件。仿真实验表明,存在期望信号指向误差的情况下,该算法的计算复杂度低且具有良好的恒定束宽性能,较最差性能最优算法具有更好的稳健性和更高的输出信干噪比。 展开更多
关键词 阵元延迟线 稳健宽带波束形成 概率约束 空间响应变化 恒定束宽
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不等式约束宽带自适应恒定束宽波束形成算法
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作者 陈辉 李冬海 +1 位作者 赵拥军 刘成城 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期394-400,共7页
针对传统宽带自适应波束形成算法存在预延迟补偿误差时性能恶化的问题,提出一种基于不等式约束的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。该算法首先对期望方向上不同频点阵列响应施加不等式约束,再通过空间响应变化(SRV)约束实现恒定束宽特性... 针对传统宽带自适应波束形成算法存在预延迟补偿误差时性能恶化的问题,提出一种基于不等式约束的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。该算法首先对期望方向上不同频点阵列响应施加不等式约束,再通过空间响应变化(SRV)约束实现恒定束宽特性,将期望方向上的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,实现无需预延迟补偿的宽带恒定束宽波束形成,最后将算法转化为二阶锥规划问题,并通过内点法求解得到其复数域权系数。仿真结果表明该算法无需预延迟补偿,具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能,且可以自适应地抑制强干扰信号。 展开更多
关键词 宽带自适应波束形成 预延迟误差 不等式约束 空间响应变化(SRV)约束 恒定束宽
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