基于双卷积自编码器的自适应波束形成

来源：电子与信息学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：蒋伊琳, 李帅, 郑沛, 唐元博

单位：1.哈尔滨工程大学 哈尔滨 1500012.航空工业电磁频谱协同探测与智能认知联合技术中心 哈尔滨 1500013.试验物理与计算数学国家级重点实验室 北京 100876

摘要：在低信噪比环境下，阵列天线获取空域信号的来波方向极其困难，导致一般的波束形成方法无法准确形成正对入射信号的波束。针对上述问题，该文提出了一种基于双卷积自编码器的盲接收自适应波束形成(Dual Convolutional AutoEncoder-Adaptive Beamforming, DCAE-ABF)方法，该方法在基于大量空域统计信息的情况下，以时域-频域联合条件作为约束，利用两个独立的卷积自编码器(CAE)分别对阵列接收信号与辐射源信号进行特征提取，并使用深度神经网络(DNN)将两个CAE的特征编码进行连接，构建DCAE网络，实现在低信噪比环境下，面对未知频率和来波方向的入射信号时，也能够自适应形成正对入射信号的波束，达到盲接收的效果。仿真实验结果表明，在低信噪比环境下，单信号与双信号入射时所带来的信噪比增益均高于常规波束形成(CBF)方法与基于最小均方误差的自适应波束形成(Minimum Mean Square Error-Adaptive BeamForming, MMSE-ABF)方法，以及基于卷积神经网络的自适应波束形成方法(Convolutional Neural Networks- Adaptive BeamForming, CNN-ABF)，且该增益在入射信号频率、角度变化时仍具有良好的稳定性。

关键词：自适应波束形成, 卷积自编码器, 盲波束形成, 信噪比增益

基金资助：国防科技基础加强计划 (2019-JCJQ-ZD-067-00)