针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数...针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数施加不等式约束,再通过拉格朗日乘子法和凸优化工具箱CVX(Con Ve X)分别在不等约束条件下求得权矢量的解析解和全局最佳解,以有效解决麦克风的增益、相位和位置等的不确定性造成的失配误差问题,提高频率不变波束器的稳健性.仿真结果表明:采用拉格朗日乘子法求解该算法的最优权矢量所得到的波束形成器对失配误差最不敏感,性能最稳健.展开更多
频率不变波束形成技术属于恒定束宽波束形成,能解决宽带信号中不同频率分量对应的波束响应不一致问题。针对现有的一类以均匀线阵为模型将恒定主瓣宽度作为约束条件的频率不变波束形成方法,当阵元个数确定后,形成的波束主瓣宽度和旁瓣...频率不变波束形成技术属于恒定束宽波束形成,能解决宽带信号中不同频率分量对应的波束响应不一致问题。针对现有的一类以均匀线阵为模型将恒定主瓣宽度作为约束条件的频率不变波束形成方法,当阵元个数确定后,形成的波束主瓣宽度和旁瓣水平往往达不到实际需求,借助压缩感知理论和阵列虚拟扩展的思想,提出一种改善波束性能的新方法。提出的方法以均匀线阵为模型,利用阵列虚拟扩展增大阵列的孔径,引入压缩感知理论(compressed sensing,CS)进行信号预处理,并利用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)进行频率不变波束形成。由于压缩感知的恢复算法可以对压缩采样矩阵采集的信号进行精确重构,从而达到以更少的阵元获得相同的波束形成器性能。换言之,在相同的阵元个数条件下,通过阵列虚拟扩展增大了阵列的孔径,提出的方法比基于SOCP的频率不变波束形成方法有更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣水平,仿真结果也表明了该方法的有效性,在相关工程实践中具有一定的参考价值。展开更多
常规波束形成中主瓣宽度随频率和方向(方位角和俯仰角)变化,进而影响阵列分辨率及波束形成器的整体性能。为实现频率-方向不变波束形成,提高波束形成可靠性,基于约束优化的思想,提出一种基于二阶锥规划(second order cone programming,S...常规波束形成中主瓣宽度随频率和方向(方位角和俯仰角)变化,进而影响阵列分辨率及波束形成器的整体性能。为实现频率-方向不变波束形成,提高波束形成可靠性,基于约束优化的思想,提出一种基于二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)和傅里叶逆变换(Inverse Fourier Transform,IFT)的宽带频率-方向不变恒定束宽波束形成方法。方法以均匀矩形平面阵为模型,首先采用SOCP波束优化设计方法得到参考波束,再基于IFT设计出参考方向上的频率不变恒定主瓣波束,最后基于提出的SOCP二维方向不变波束形成新方法实现不同频点上的方向不变恒定主瓣波束。经仿真分析,方法设计的波束在数字频率π/2~π、不同方位角及俯仰角指向15°~50°上均具有束宽较恒定的波束,与基于线阵的恒定束宽波束形成方法相比,提高了波束形成器在实际空间中的可靠性,具有一定的相关工程应用参考价值。展开更多
文摘针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数施加不等式约束,再通过拉格朗日乘子法和凸优化工具箱CVX(Con Ve X)分别在不等约束条件下求得权矢量的解析解和全局最佳解,以有效解决麦克风的增益、相位和位置等的不确定性造成的失配误差问题,提高频率不变波束器的稳健性.仿真结果表明:采用拉格朗日乘子法求解该算法的最优权矢量所得到的波束形成器对失配误差最不敏感,性能最稳健.
文摘频率不变波束形成技术属于恒定束宽波束形成,能解决宽带信号中不同频率分量对应的波束响应不一致问题。针对现有的一类以均匀线阵为模型将恒定主瓣宽度作为约束条件的频率不变波束形成方法,当阵元个数确定后,形成的波束主瓣宽度和旁瓣水平往往达不到实际需求,借助压缩感知理论和阵列虚拟扩展的思想,提出一种改善波束性能的新方法。提出的方法以均匀线阵为模型,利用阵列虚拟扩展增大阵列的孔径,引入压缩感知理论(compressed sensing,CS)进行信号预处理,并利用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)进行频率不变波束形成。由于压缩感知的恢复算法可以对压缩采样矩阵采集的信号进行精确重构,从而达到以更少的阵元获得相同的波束形成器性能。换言之,在相同的阵元个数条件下,通过阵列虚拟扩展增大了阵列的孔径,提出的方法比基于SOCP的频率不变波束形成方法有更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣水平,仿真结果也表明了该方法的有效性,在相关工程实践中具有一定的参考价值。
