约束同时扰动随机逼近的鲁棒自适应波束形成.pdf

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1、第２０卷第９期电光与控制Ｖｏｌ．２０　Ｎｏ．９２０１３年９月ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＯｐｔｉｃｓ＆ＣｏｎｔｒｏｌＳｅｐ．２０１３doi：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３７Ｘ．２０１３．０９．０１６约束同时扰动随机逼近的鲁棒自适应波束形成１，２１１１金伟，　贾维敏，　张峰干，　姚敏立（１．第二炮兵工程大学，西安　７１００２５；　２．中国人民解放军９６２６５部队，河南南阳　４７３１３９）摘要：为有效克服导向矢量失配误差对自适应波束形成器的影响，提出了一种基于约束同时扰动随机逼近算法的鲁棒自适应波束形成算法。该算法对波束形成器的幅度响应进

2、行约束，运用约束同时扰动随机逼近算法对权矢量进行优化，算法只需要对阵列输出功率进行测量，无需知道接收数据协方差矩阵，可适用于低成本的单通道接收系统。此外，该算法能很好地处理非凸的优化问题，无需将其转化为凸优化问题，能够自由控制鲁棒响应区的波束宽度和纹波水平，理论上可适用于任意阵型。仿真结果验证了算法的正确性和有效性。关键词：自适应波束形成；鲁棒；约束；同时扰动随机逼近；凸优化中图分类号：Ｖ２７１．４；ＴＮ９１１．７　　　文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－６３７Ｘ（２０１３）０９－００７４－０５RobustAdaptiveBeamforming

3、BasedonConstrainedSimultaneousPerturbationStochasticApproximation１，２１１１ＪＩＮＷｅｉ，　ＪＩＡＷｅｉｍｉｎ，　ＺＨＡＮＧＦｅｎｇｇａｎ，　ＹＡＯＭｉｎｌｉ（１．ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ敞Ｘｉ摧ａｎ７１００２５敞Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎｏ．９６２６５ＵｎｉｔｏｆＰＬＡ敞Ｎａｎｙａｎｇ４７３１３９敞Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｖｅｃｔｏｒｍｉ

4、ｓｍａｔｃｈｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ敞ａｒｏｂｕｓｔａｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓｔｏｃｈａｓｔｉｃａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ（ＳＰＳＡ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ敞ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＳＰＳＡａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｗ

5、ｅｉｇｈｔｖｅｃｔｏｒ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｊｕｓｔｎｅｅｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ敞ａｎｄｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｃｏｖａｒｉａｎｃｅｍａｔｒｉｘ敞ｓｏｉｔｉｓｖｅｒｙｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｌｏｗｃｏｓｔｓｉｎｇｌｅ-ｃｈａｎｎｅｌｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ敞ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｉｓａｂｌｅｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｎｏｎ-ｃｏｎｖｅｘｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ敞ａｎｄｄｏｅｓｎｏｔ

6、ｃｏｎｖｅｒｔｉｔｔｏａｃｏｎｖｅｘｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ．Ｉｔｉｓａｌｓｏａｂｌｅｔｏｆｌｅｘｉｂｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｏｂｕｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｒｅｇｉｏｎｂｅａｍｗｉｄｔｈａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｒｉｐｐｌｅｆｏｒａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｓｗｉｔｈａｒｂｉｔｒａｒｙｇｅｏｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈ．Keywords：ａｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ；ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ；ｃｏ

7、ｎｓｔｒａｉｎｔ；ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓｔｏｃｈａｓｔｉｃａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ；ｃｏｎｖｅｘｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［２］适应波束形成器的鲁棒性成为近年来的研究热点。0引言针对Ｃａｐｏｎ波束形成器这一典型的自适应波束形［３］［２，４－１０］自适应波束形成可增强期望信号，并对噪声和干成器，学者们陆续提出了一系列鲁棒算法。扰信号进行有效抑制，在雷达、声纳、射电天文、地震基于不确定集理论发展起来的鲁棒自适应波束形成算［１］学、通信和医疗成像等领域得到了广泛应用。然而，法具有清晰的理论架构，是目前公认的较为有效的鲁自

8、适应波束形成器对阵列导向矢量的失配误差和低快［４－５］棒算法，后续许多算法都是对这类算法的改进和拍数带来的接收数据协方差矩阵估计误差比较敏感，［６－７］再创新。由于