一种基于导向矢量约束的恒模盲波束形成算法-哈尔滨工业大学学报.pdfVIP

第４８卷　 第９期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ９ 　 　 ２０ １６年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ． ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０９．０２６ 一种基于导向矢量约束的恒模盲波束形成算法 刘　 可，钱华明，马俊达 （哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：针对阵列信号波达角（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｒｉｖａｌ，ＤＯＡ）先验信息已知的情况，利用信号的恒模特性，在卡尔曼滤波（Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ，ＫＦ）结构下，提出一种附加阵列导向矢量约束的自适应波束形成算法．对约束情况下的卡尔曼滤波目标函数运用拉格朗 日乘子法，求得约束条件下的最优估计表达式，并将其推广到无迹卡尔曼滤波（ｕｎｓｃｅｎｔｅｄ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ，ＵＫＦ）算法中，通过约束 迭代算法对阵列估计信号的导向角施加约束，实现约束ＵＫＦ 自适应波束形成算法的最优权值分配．仿真过程中，用所提算法 与约束恒模迭代最小二乘算法和约束最小方差迭代最小二乘算法作对比，表明表明，该算法在收敛速度、信噪比、稳健性、跟 踪性能方面具有较好的性能． 关键词：信号处理；自适应滤波；无迹卡尔曼滤波；波束形成；约束优化技术 － － － 中图分类号：ＴＮ９１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０９ ０１５１ ０６ Ａ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ ｂｌｉｎｄ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒｓ ＬＩＵ Ｋｅ，ＱＩＡＮ Ｈｕａｍｉｎｇ，ＭＡ Ｊｕｎｄａ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｎｏｗｎ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｒｉｖａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ，ｂｙ ｕｓｉｎｇｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓｆｅａｔｕｒｅ，ａ ｎｅｗ ｂｌｉｎｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ｌａｇｒａｎｇｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｔｅｓ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｂｙ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｃｏｓｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｗｅｉｇｈｔ ｖｅｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｐｄａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｓｃｅｎｔｅｄ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ． Ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ － ｐｒｏｐｏ