《稀疏電磁矢量感測器陣列自適應波束形成方法研究》是依託西安電子科技大學，由王蘭美擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稀疏電磁矢量感測器陣列自適應波束形成方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王蘭美
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對標量衛星導航陣列在干擾與導航信號小夾角時輸出性能不佳的問題，本項目開展利用稀疏電磁矢量感測器陣列提高導航接收系統干擾抑制性能的研究。為降低系統複雜度和滿足特定任務需求，利用布陣方式分別與冗餘字典基矢量累計互相關、自適應干擾抑制性能間的關係實現稀疏陣列最佳化設計和波束賦形；針對陣列誤差制約干擾抑制性能的問題，利用有源波動方程推遲勢的解求天線的電磁場分布從而構建稀疏陣列誤差模型，利用模型特徵實現誤差參數降維和估計；針對全維聯合處理在實際中通常難以滿足獨立同分布樣本數和實時性要求的問題，開展基於壓縮感知的稀疏降維多維域干擾抑制和多波束形成的研究，通過干擾參數粗估指導冗餘字典降維實現參數精估，基於干擾信息構建極化-空-時域降維自適應框架，利用星曆信息和導航波形特徵的多波束形成增強導航衛星信號；為檢驗理論成果，搭建一套稀疏電磁矢量感測器陣列實驗系統。本研究對於提升我國導航通信保障能力具有重要意義。
結題摘要
標量導航陣列單維域以及空時、空頻聯合多維域抗干擾技術能在一定程度上改善導航接收機的輸出性能，但在干擾和導航信號是小夾角時的情景下，標量衛星導航陣列存在輸出性能不佳的問題，本項目開展了利用稀疏電磁矢量感測器陣列提高導航接收系統干擾抑制性能的研究。為降低系統複雜度和滿足特定任務需求，利用布陣方式分別與冗餘字典基矢量累計互相關、自適應干擾抑制性能間的關係實現稀疏陣列最佳化設計和波束賦形；針對稀疏布陣會引起波束形成柵瓣和稀疏信號難以重構的問題，我們研究了共中心/非共中心電磁矢量感測器陣列最佳化設計及波束賦形，陣列布陣形式與自適應抗干擾性能之間的關係、給定電磁矢量感測器維度和陣形尺寸前提下的陣形設計和波束賦形最佳化準則，以解決自適應干擾抑制性能下降和信號參數估計不準的難題；研究了基於陣列虛擬擴展的稀疏陣列解相位模糊高分辨方法，在空域濾波時通過陣列虛擬擴展的方式提高空域濾波的效果，重點提高自適應波束方向圖的空間選擇性，不僅使主瓣寬度儘可能窄且旁瓣電平足夠低，同時使得全頻段空域濾波保持良好一致性，以實現通過空域濾波完成大部分干擾信號的抑制。電磁矢量感測器陣列的各個通道不是完全隔離，通道之間存在陣列誤差，從而使得電磁矢量感測器陣列高分辨算法性能下降甚至失效，針對陣列誤差制約干擾抑制性能的問題，研究了適用範圍更廣以及估計精度更高的幅相誤差自校正方法，研究了耦合誤差矩陣的數學建模和耦合誤差校正方法，研究原位誤差模型和校正算法。研究使用多維代數等數學工具進行矢量感測器數學建模，研究提出的基於四元數的相關算法能夠利用多個虛部間的代數運算關係對電磁矢量感測器陣列信號在極化域上的數據分量進行關聯，從而可以更加有效地對陣列局部矢量信息加以利用，提高了參數估計精度，且四元數這種強正交約束能力使其具有更強的模型誤差魯棒性。針對全維聯合處理在實際中通常難以滿足獨立同分布樣本數和實時性要求的問題，開展基於壓縮感知的稀疏降維多維域干擾抑制和多波束形成的研究，通過干擾參數粗估指導冗餘字典降維實現參數精估，基於干擾信息構建極化-空-時域降維自適應框架。為了理論聯繫實際，對導航實測數據進行驗證，實測數據分析結果表明了算法的有效性。
