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一种加权稀疏约束稳健Capon波束形成方法

刘振 孙超 刘雄厚 郭祺丽

一种加权稀疏约束稳健Capon波束形成方法

刘振, 孙超, 刘雄厚, 郭祺丽
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  • 为了克服标准Capon波束形成器旁瓣级高以及存在角度失配时性能急剧下降等缺点, 在稀疏约束Capon波束形成器的基础上, 提出了一种加权稀疏约束Capon波束形成器. 该方法利用波束响应的稀疏分布特性, 在标准Capon波束形成优化模型中加入旁瓣区域波束响应稀疏约束(l1 范数约束), 使旁瓣区域波束响应向量中非零元素的个数最小化; 通过阵列采样数据协方差矩阵特征分解得到信号子空间及噪声子空间, 利用信号子空间与噪声子空间的正交特性, 构造加权矩阵对稀疏约束进行加权, 使得稀疏重构时波束响应向量中不同角度对应的元素得到不同程度的约束. 该方法有效地抑制了Capon波束形成器的高旁瓣级, 加深了干扰方位零陷, 提高了阵列输出信干噪比. 由于稀疏约束, 波束响应向主瓣集中, 期望信号方向附近的波束响应都较大, 从而也提高了阵列抗导向矢量角度失配的能力. 数值仿真和水池实验验证了所提方法的有效性.
      通信作者: 孙超, csun@nwpu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274252,51479169)、声场声信息国家重点实验室开放课题研究基金(批准号:SKLA201501)、中央高校基本科研业务费(批准号:3102015ZY011)和西北工业大学基础研究基金(批准号:JC20110208)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-18
  • 修回日期:  2016-01-29
  • 刊出日期:  2016-05-05

一种加权稀疏约束稳健Capon波束形成方法

  • 1. 西北工业大学航海学院, 西安 710072;
  • 2. 中国科学院, 声学研究所声场声信息国家重点实验室, 北京 100190
  • 通信作者: 孙超, csun@nwpu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11274252,51479169)、声场声信息国家重点实验室开放课题研究基金(批准号:SKLA201501)、中央高校基本科研业务费(批准号:3102015ZY011)和西北工业大学基础研究基金(批准号:JC20110208)资助的课题.

摘要: 为了克服标准Capon波束形成器旁瓣级高以及存在角度失配时性能急剧下降等缺点, 在稀疏约束Capon波束形成器的基础上, 提出了一种加权稀疏约束Capon波束形成器. 该方法利用波束响应的稀疏分布特性, 在标准Capon波束形成优化模型中加入旁瓣区域波束响应稀疏约束(l1 范数约束), 使旁瓣区域波束响应向量中非零元素的个数最小化; 通过阵列采样数据协方差矩阵特征分解得到信号子空间及噪声子空间, 利用信号子空间与噪声子空间的正交特性, 构造加权矩阵对稀疏约束进行加权, 使得稀疏重构时波束响应向量中不同角度对应的元素得到不同程度的约束. 该方法有效地抑制了Capon波束形成器的高旁瓣级, 加深了干扰方位零陷, 提高了阵列输出信干噪比. 由于稀疏约束, 波束响应向主瓣集中, 期望信号方向附近的波束响应都较大, 从而也提高了阵列抗导向矢量角度失配的能力. 数值仿真和水池实验验证了所提方法的有效性.

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