鲁棒自适应稀疏阵列波束形成

来源：电子与信息学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：范旭慧, 王宇翼, 王安义, 徐艳红, 崔灿

单位：西安科技大学通信与信息工程学院 西安 710054

摘要：波束形成技术在阵列信号处理，尤其是在波达方向估计方面发挥着关键作用。尽管传统的鲁棒波束形成方法能够处理导向矢量失配的问题，但它们未能充分利用阵列稀疏化带来的硬件优势，并且在存在干扰源时，难以有效抑制副瓣。因此，该文提出一种能够协同优化鲁棒性、波束性能、副瓣电平与阵列稀疏性的统一框架。通过将l0范数作为稀疏约束、引入导向矢量误差以增强鲁棒性，并联合副瓣抑制约束，构建了一个全面的凸优化问题。特别地，该文在建模时进一步考虑了实际天线间的互耦效应，通过引入包含互耦参数的精确导向矢量模型，显著提升了算法在实际天线阵列中的适用性。仿真结果表明，在信噪比为5 dB、存在单个干扰源的条件下，所提算法能实现低于–40 dB的干扰抑制深度，并将峰值旁瓣电平稳定在–24.5 dB以下，同时减少10%的激活阵元。在与现有方法的定量对比中，该算法在信噪比为5 dB场景下的输出信干噪比相较于最小方差无失真响应方法提升11.37 dB。实验结果证明该框架能够在导向矢量失配及低信噪比等非理想条件下，以较少的阵元实现较高的输出信干噪比和较强的干扰抑制能力，对导向矢量误差与阵元间的相互耦合均表现出良好的鲁棒性。

关键词：自适应波束形成, 稀疏阵列, 鲁棒性约束, 凸优化方法

基金资助：国家自然科学基金(62471384, 62301414, 62301415)