基于凸优化提高MIMO-STAP检测性能的波形设计

考虑了复杂环境下改善基于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达的空时自适应处理(STAP)检测性能的波形优化问题。基于最大化输出信干噪比(SINR)准则,推导了改善STAP检测性能,且具有恒模约束的波形优化问题。为求解所得复杂非线性优化问题,将非凸约束-恒模约束,松弛为凸约束-低峰均比(PAR)约束,以降低运算复杂度从而利于工程应用。提出一种基于对角加载(DL)的新方法,以将此问题转化为半定规划问题(SDP),因而可获得高效求解,从而便于硬件实现。仿真表明:相较于不相关波形以及MIMO-STAP方法,所提方法可显著提高STAP检测性能。     

多输入多输出雷达恒模稳健波形联合优化算法

针对目标冲激响应及杂波冲激响应分布特性先验知识不准确导致的多输入多输出雷达检测性能下降的问题,提出恒模稳健波形与接收机滤波器联合优化算法。将目标冲激响应及杂波冲激响应分布特性先验知识不准确时的优化问题建模为一个极大极小化问题。运用迭代优化算法将联合优化问题分解为两个子优化步骤:将波形固定时的接收机滤波器权值优化问题建模为广义瑞利商模型,求解得到相应的接收机滤波器权值矢量;利用半正定松弛技术对权值固定时的波形优化问题进行求解,获得对应的波形矩阵,并根据得到的波形矩阵,通过高斯随机化的方法获得所需的恒模波形。对所提算法的收敛性进行了证明,仿真结果表明所提算法有效。     

SNR准则下的认知MIMO雷达波形设计

研究了MIMO雷达信号模型下基于最大化信噪比(SNR)准则的最优和稳健波形设计问题.根据对目标冲击响应功率谱密度(PSD)确定和不确定两种条件的分析,推导了最优波形和稳健波形的闭式表达式.仿真结果表明,当目标冲激响应PSD的先验知识准确时,使用最优波形作为发射波形,在接收端获得在给定条件下最优的SNR;当目标冲击响应PSD的先验知识不准确时,使用稳健波形作为发射波形,能够降低目标冲激响应PSD的不确定性对输出端信噪比(SNR)的负面影响.     

混沌序列的MIMO雷达正交波形集设计

波形分集是多输入多输出(MIMO)雷达的主要特征之一,设计性能良好正交波形集是实现MIMO雷达的关键技术。介绍了噪声MIMO雷达的基本原理,分析了利用混沌序列设计正交波形的可行性,提出了基于混沌序列的MIMO雷达正交波形集设计方法,给出了基于两种典型混沌序列设计二相编码正交波形的设计结果,分析了波形集相关性能,计算机仿真表明,该方法在算法效率和波形多样性方面优于传统的遗传算法。     

最大化信干噪比的双基地MIMO雷达波形设计

为提高双基地MIMO雷达在信号相关干扰条件下对区域目标的探测能力,同时兼顾降低接收端回波信号处理的难度,以雷达输出信干噪比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)最大化为准则,提出了一种信号相关干扰条件下的双基地MIMO雷达发射波形设计方法。首先,基于基波束思想将发射波形的设计转换为对发射加权矩阵的设计,然后采用循环优化方法对发射加权矩阵和接收机权值进行联合优化,通过广义Rayleigh商、半正定松弛技术及Charnes-Cooper变换求解问题,并利用高斯随机生成法得到最优发射加权矩阵向量解,最终通过矩阵化操作得到最优发射加权矩阵。实验仿真验证了所提方法的有效性。     

基于LMI方法的非脆弱控制器设计

研究具有加性控制器增益摄动闭环系统的稳定性问题,提出一种基于LMI凸优化的非脆弱状态反馈控制器设计方法,证明了控制器增益摄动时闭环系统稳定的充分必要条件,给出了具有非脆弱性控制器的设计形式和求解方法.仿真结果表明,应用该方法设计的控制器是非脆弱的,对控制器增益摄动具有很强的鲁棒性,响应速度与控制效果明显优于常规控制器.     

Lorentz序列空间的一致非方

当p>1时,d(w,p)一致非方的充分必要条件是,从而得到了一致非方与一致凸等价。     

基于步进频率正交信号的星载MIMO-GMTI雷达空时频处理研究

多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GMTI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。因此,在分析正交波形性能的基础上,结合GMTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和GMTI性能上的优势。     

线性无阻尼半正定振动系统简明正定化方法

从线性无阻尼半正定振动系统运动微分方程出发,分析得出系统作自由振动时具有内部惯性力守恒、振动动量守恒以及质心守恒等3个基本物理属性.在此基础上,给出了简明的正定化方法,并证明了该方法的普适性,数值算例也验证了其正确性.与"物理约束"法相比,文中提出的正定化方法规则简单,计算量小,适用于理论推导、计算机编程和数值计算.     

基于斜投影滤波的高精度同时极化测量方法北大核心

高精度的雷达目标同时极化测量方法对于发射波形的正交性要求较高,然而实际应用中,发射同时满足时宽、带宽以及高正交性要求的精密极化测量波形往往非常困难。提出了一种基于斜投影滤波的高精度同时极化测量方法,利用斜投影算法中两线性子空间可以不相互正交的特点,能够在非理想正交波形的实际情形下,实现高精度的目标极化测量。仿真结果表明,相较于传统的匹配滤波同时极化测量方法,该方法可以大幅降低目标极化参量的幅度和相位测量误差,极大提高同时极化测量精度。     

一种频率-相位混合编码的MIMO雷达波形设计

针对MIMO雷达中常规单载频子脉冲相位编码信号的频带较窄、距离分辨率不高,以及线性调频-相位编码信号模糊函数有“栅瓣”的问题,提出了一种基于置换矩阵时频分布的线性调频-相位编码（perm-LFM-PC,PLP）混合波形的正交波形集设计方法。由于置换矩阵时频分布调制方法引入置换序列调频编码,使得PLP波形的峰值旁瓣（ASP）和互相关峰值（CP）有所升高。为此,以ASP和CP的总和为代价函数,建立PLP波形集优化模型,并提出一种多种群优化遗传算法(MSO-GA),对调频编码序列和相位编码序列进行联合优化。仿真结果表明,PLP波形具有易于实现宽频带的优点和图钉状模糊函数,经过算法优化后的PLP波形集的ASP和CP较低,适用于MIMO雷达系统。     

一类典型结构矩阵的WZ分解

WZ类矩阵分解是设计线性方程组求解中一类并行算法的数学理论基础。针对对称p-三对角矩阵,提出并证明该类典型结构矩阵的WZ分解式及其性质。进一步,当实对称p-三对角矩阵正定时,证明其WZ分解式中W因子具有元素均为实数的特点;当W因子对角线元素均为正实数时,分解式惟一。     

采用无线携能技术的中继辅助CR-NOMA系统能效分析

针对现有关于认知无线电非正交多址接入网络的研究中终端电池容量有限和能源利用率低的缺点,采用了中继辅助用户进行传输,并且引入无线信息和能量同时传输的方式。在用户服务质量和最小能量捕获的约束条件下推导了次用户传输能效表达式,通过分式规划方法把非凸的目标函数转化为优化中继发射功率、中继功率分配和接收端功率分配三个凸的单目标问题,并分别用函数单调性、黄金分割算法、拉格朗日对偶算法和多目标联合优化算法进行优化,求得了全局最优解,使次用户系统传输能效最大化。对所采用的算法复杂度进行分析,仿真结果表明:与传统的正交多址接入方案相比较,在提高系统频谱利用率的同时,次用户传输能效有47%的提高。     

分布式放大前传中继辅助多用户对等通信中的鲁棒波束成形

针对分布式放大前传中继辅助多用户对等通信系统研究了存在非理想信道状态信息(CSI)时的分布式中继网络(DRN)鲁棒波束成形设计问题。采用统计CSI误差模型,考虑了两种鲁棒优化问题:一是从公平性的角度出发在DRN总发送功率约束下实现多个目的节点间的信干噪比(SINR)平衡;另一是从有效性的角度出发在保证各个目的节点服务质量需求(SINR大于预设门限)约束下最小化DRN总发送功率。对问题的分析和建模表明,在多用户情况下,这两个问题都是难以求解的优化问题。通过引入半定松弛(SDR)思想,将上述两种优化问题转化为可利用内点法有效求解的半定规划(SDP)问题。最后通过仿真验证了所提设计的鲁棒性能。     

矩阵外积法Kalman滤波器在动态GPS定位中的应用

由于计算机有效字长的限制,滤波算法在计算机上实施时易于产生误差积累,误差协方差失去正定性或对称性,从而出现数值计算中的不稳定现象.一般情况下,当状态变量维数超过10时,滤波过程中出现滤波结果不稳定现象概率增大.为了解决滤波器数值计算不稳定问题,实践中提出并应用了许多方法,如自适应滤波、固定增益滤波、平方根滤波等.这些算法的不足是计算繁琐,效率低下.提出一个基于矩阵外积法所设计的快速、稳定的滤波算法,该卡尔曼滤波算法速度快,效率高,数值稳定性好,运算量少,将其应用于动态GPS定位验证了其有效性.     

串联谐振变换器IGBT开路故障检测方法

针对串联谐振变换器IGBT开路故障检测问题,根据故障前后断续谐振电流波形变化特征,提出了一种故障在线检测方法。首先,通过分析变换器的等效电路,得到了单个IGBT开路故障时的谐振电流表达式。从故障机理可知,当单个IGBT开路后,输出电流的平均值减半,同时谐振电流波形在一个开关周期内比正常工况时减少了一个半波。然后,根据故障时谐振电流波形特征,设计了相应的故障检测电路,并通过DSP控制器在线检测谐振电流整形后的方波跳变沿,有效地诊断出了IGBT开路故障,由此证明了所提方法的正确性。     

调频Costas编码信号成像算法研究

结合Costas编码信号和线性调频信号进行波形设计,建模分析了这种信号的成像方法,从参数设置的角度研究了抑制距离像泄露和栅瓣效应的方法．根据采样频率的变化,研究了细化距离像的冗余问题,并通过距离像拼接算法实现所有距离单元成像,通过脉压阶段的加窗使距离单元的非均匀加权问题得到改善,对这种信号形式的抗干扰性能进行了仿真分析．     

自适应平方根无迹滤波的雷达组网状态估计算法

从最小方差的角度分析了雷达组网无迹滤波(Unscented Filter,UF)状态估计的统计学本质,并且针对UF的Cholesky分解遇到非半正定矩阵容易发散、不准确滤波初值造成滤波发散以及异常扰动影响滤波效果等问题,提出将自适应平方根无迹滤波(Adaptive Square Root Unscented Filter,ASQUF)用于雷达组网状态估计,结合合理的滤波初始化策略,提高了UF的工程可用性。仿真验证表明,提出的ASRUF算法用于雷达组网空域目标状态估计时,初始化平稳无波动,工程可用性好,状态估计精度高,明显优于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)算法。     

分布式多站雷达协同定位功率分配改进凸松弛算法

针对分布式多站雷达协同定位下的功率分配问题,提出一种改进凸松弛的启发式算法。给出了分布式多站雷达定位误差的克劳美罗下界(CRLB),建立功率约束下最小化CRLB迹的功率分配模型。设计了一种改进凸松弛算法,通过迭代修正松弛参数和快速功率调整策略解决非凸优化问题消除松弛带来的误差。仿真实验表明,相对于均匀功率分配算法和基于凸松弛的功率分配算法,改进凸松弛启发式功率分配算法下目标的定位性能更优。     

依赖信号噪声场景下MIMO雷达稳健波形设计

考虑依赖信号噪声场景下MIMO雷达的稳健波形优化问题。根据最小最大方法,基于克拉美-罗界描述了改善MIMO雷达最差情况参数估计性能的稳健波形优化问题。为求解所得NP问题,提出一种新的基于对角加载(DL)的迭代方法。此方法利用哈达玛不等式将内层优化分解为若干子问题,以降低运算复杂度从而利于工程应用,基于DL方法将子问题转化为凸问题,外层优化也可转化为凸问题,因而可获得高效求解从而便于硬件实现。初始问题最优解可通过对迭代算法得到的解进行最小二乘拟合得到。数值仿真验证了所提方法的有效性。