基于多核DSP的主动探测声纳信号处理软件设计与实现
发布时间：2021-11-12 09:25
主动探测声纳可用来测定水下目标的距离、方位、航速等要素,在军事和民用中应用广泛。随着数字信号处理器（Digital Signal Processor,简称DSP）的不断发展升级,使需要大量运算的主动声纳信号处理方法的实现成为了可能。多核处理器更是DSP的佼佼者,可用于信号处理的并行实现,能够大大提高主动声纳系统的实时性。本文以主动探测声纳系统为依托,主要研究了基于多核DSP的主动探测声纳信号处理软件设计与实现,包含从信号处理软件算法的性能仿真研究、软件开发与调试、软件性能测试的完整过程。在算法设计部分,根据主动探测声纳系统的功能需求研究了矢量线阵的常规波束形成算法,该算法可以提高目标回波的空间增益,便于后续检测,同时实现了目标方位的估计。研究了相关时延估计算法,该算法提高了目标回波时间增益,并完成了时延估计。对于目标速度的估计,研究了局部插值FFT频率估计算法,相对于快速傅里叶FFT算法,该算法在没有增加大量运算的情况下,提升了频率估计精度。对于工程软件的实现,研究了长序列快速滑动相关的实现方法。同时针对主动探测声纳的弱目标检测问题,研究了频域自适应匹配滤波算法,该算法是匹配滤波的改进...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规波束形成算法实现
方位谱 ( )vP θ 可如下表示[ ][ ]22( ) ( ) ( ) ( )( )2 ( ) ( )( ) ( )1 cos( )2 ( ) ( )11 cos( ) ( )2H H HvvHHpsHs BPPθ θ θ θθθ θθ θθ θθ θθ θ θ == + = + a u R a ua aa R aa a(2-18)其中： ( )BP θ 表示同等阵型的标量阵方位谱。可以看出乘法系数 [ ]21 2 1 cos( )s+ θ θ受目标入射角度和波束引导方位这两个因素影响，正是由于这种影响，声矢量阵的常规波束形成才能够克服声压阵存在的左右舷模糊问题。仿真实验 1：标量阵 CBF 和矢量阵 CBF 的性能分析信号假设为中心频率为 4000Hz 的远场窄带信号，加带限噪声，信噪比为 15dB，信号采样频率为 20kHz，声速恒为 1500m/s，接收阵列为均匀四元矢量水听器线阵，阵元间距是信号波长的 1/2，快拍数 L 取 7000，入射角度取 80°，对 360°空间进行扫描，得到的仿真结果图如下
哈尔滨工程大学硕士学位论文可以在频域上进行描述，此时的方向矩阵不再是方位和时间的函率的函数。在频域上，宽带信号若分为J 个窄带信号，则阵列的( ) ( , ) ( ) ( ) = , , ,i v i i v iX f = A f θS f +N f i 1 2 J列方向矩阵的各个列向量中的波长λ 根据频率的不同而不同，应波长iλ ，而不是像窄带信号那样有固定的波长。看出，经过离散傅里叶变换后的宽带信号频域模型，即为式(2-1，利用窄带信号的波束形成算法可以实现宽带信号各个频点的波的结果进行加权处理就得到了宽带信号波束形成的实现方法。×
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TMS320C6678的多核DSP加载模式研究[J]. 张乐年,关榆君. 电子设计工程. 2013(24)
[2]基于TMS320C6678的多核DSP上电加载技术[J]. 刘章文,刘七华,谢川林,袁学文. 现代电子技术. 2013(18)
[3]TMS320C6678多核DSP的核间通信方法[J]. 吴灏,肖吉阳,范红旗,付强. 电子技术应用. 2012(09)
[4]基于多核任务并行处理的DSP软硬件设计[J]. 丁有源,汪安民. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(05)
[5]基于LOFAR谱图的水下目标识别方法[J]. 宋振宇,丁勇鹏,赵秀丽,翁璐. 海军航空工程学院学报. 2011(03)
[6]基于数字信号处理的微弱信号相关检测方法[J]. 周鸿锁. 电脑学习. 2009(01)
[7]基于圆周卷积重叠保留法的匹配滤波仿真实现[J]. 范英飚,王新,种山,曹建平. 海军航空工程学院学报. 2008(06)
[8]相关检测原理及其应用[J]. 李锐,何辅云,夏玉宝. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]基于相关与小波变换相结合的弱信号检测[J]. 吴芳,杨日杰,田淑荣,高青伟. 海军航空工程学院学报. 2008(01)
[10]基于LOFAR谱和DEMON谱特征的舰船辐射噪声研究[J]. 熊紫英,朱锡清. 船舶力学. 2007(02)
博士论文
[1]水下无人平台自主被动探测技术研究[D]. 范展.哈尔滨工程大学 2015
[2]声矢量传感器稳健空间谱估计技术研究[D]. 马巍.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]宽带数字波束形成算法研究[D]. 何细建.西安电子科技大学 2015
[2]基于矢量水听器线列阵的方位谱估计方法研究[D]. 姜彦宇.哈尔滨工程大学 2015
[3]基于DSP的相关法超声波液位计的研究[D]. 李林.沈阳工业大学 2014
[4]基于6678多核DSP的相位编码雷达信号处理[D]. 曹阳.南京理工大学 2014
[5]基于DSP的长基线数字信号处理软件的设计与实现[D]. 马龙飞.哈尔滨工程大学 2012
[6]超短基线宽带信号定位算法的DSP软件设计[D]. 李富贵.哈尔滨工程大学 2009
[7]矢量阵宽带波束形成和自适应相关器研究[D]. 陈阳.哈尔滨工程大学 2008
[8]高精度频率估计算法研究[D]. 刘银恩.南京理工大学 2007
[9]不同环境下的时延估计算法及其仿真研究[D]. 唐娟.南京信息工程大学 2007
[10]基于混沌预测的水声信号检测方法研究[D]. 王洪超.西北工业大学 2007
本文编号：3490628
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规波束形成算法实现
方位谱 ( )vP θ 可如下表示[ ][ ]22( ) ( ) ( ) ( )( )2 ( ) ( )( ) ( )1 cos( )2 ( ) ( )11 cos( ) ( )2H H HvvHHpsHs BPPθ θ θ θθθ θθ θθ θθ θθ θ θ == + = + a u R a ua aa R aa a(2-18)其中： ( )BP θ 表示同等阵型的标量阵方位谱。可以看出乘法系数 [ ]21 2 1 cos( )s+ θ θ受目标入射角度和波束引导方位这两个因素影响，正是由于这种影响，声矢量阵的常规波束形成才能够克服声压阵存在的左右舷模糊问题。仿真实验 1：标量阵 CBF 和矢量阵 CBF 的性能分析信号假设为中心频率为 4000Hz 的远场窄带信号，加带限噪声，信噪比为 15dB，信号采样频率为 20kHz，声速恒为 1500m/s，接收阵列为均匀四元矢量水听器线阵，阵元间距是信号波长的 1/2，快拍数 L 取 7000，入射角度取 80°，对 360°空间进行扫描，得到的仿真结果图如下
哈尔滨工程大学硕士学位论文可以在频域上进行描述，此时的方向矩阵不再是方位和时间的函率的函数。在频域上，宽带信号若分为J 个窄带信号，则阵列的( ) ( , ) ( ) ( ) = , , ,i v i i v iX f = A f θS f +N f i 1 2 J列方向矩阵的各个列向量中的波长λ 根据频率的不同而不同，应波长iλ ，而不是像窄带信号那样有固定的波长。看出，经过离散傅里叶变换后的宽带信号频域模型，即为式(2-1，利用窄带信号的波束形成算法可以实现宽带信号各个频点的波的结果进行加权处理就得到了宽带信号波束形成的实现方法。×
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TMS320C6678的多核DSP加载模式研究[J]. 张乐年,关榆君. 电子设计工程. 2013(24)
[2]基于TMS320C6678的多核DSP上电加载技术[J]. 刘章文,刘七华,谢川林,袁学文. 现代电子技术. 2013(18)
[3]TMS320C6678多核DSP的核间通信方法[J]. 吴灏,肖吉阳,范红旗,付强. 电子技术应用. 2012(09)
[4]基于多核任务并行处理的DSP软硬件设计[J]. 丁有源,汪安民. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(05)
[5]基于LOFAR谱图的水下目标识别方法[J]. 宋振宇,丁勇鹏,赵秀丽,翁璐. 海军航空工程学院学报. 2011(03)
[6]基于数字信号处理的微弱信号相关检测方法[J]. 周鸿锁. 电脑学习. 2009(01)
[7]基于圆周卷积重叠保留法的匹配滤波仿真实现[J]. 范英飚,王新,种山,曹建平. 海军航空工程学院学报. 2008(06)
[8]相关检测原理及其应用[J]. 李锐,何辅云,夏玉宝. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]基于相关与小波变换相结合的弱信号检测[J]. 吴芳,杨日杰,田淑荣,高青伟. 海军航空工程学院学报. 2008(01)
[10]基于LOFAR谱和DEMON谱特征的舰船辐射噪声研究[J]. 熊紫英,朱锡清. 船舶力学. 2007(02)
博士论文
[1]水下无人平台自主被动探测技术研究[D]. 范展.哈尔滨工程大学 2015
[2]声矢量传感器稳健空间谱估计技术研究[D]. 马巍.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]宽带数字波束形成算法研究[D]. 何细建.西安电子科技大学 2015
[2]基于矢量水听器线列阵的方位谱估计方法研究[D]. 姜彦宇.哈尔滨工程大学 2015
[3]基于DSP的相关法超声波液位计的研究[D]. 李林.沈阳工业大学 2014
[4]基于6678多核DSP的相位编码雷达信号处理[D]. 曹阳.南京理工大学 2014
[5]基于DSP的长基线数字信号处理软件的设计与实现[D]. 马龙飞.哈尔滨工程大学 2012
[6]超短基线宽带信号定位算法的DSP软件设计[D]. 李富贵.哈尔滨工程大学 2009
[7]矢量阵宽带波束形成和自适应相关器研究[D]. 陈阳.哈尔滨工程大学 2008
[8]高精度频率估计算法研究[D]. 刘银恩.南京理工大学 2007
[9]不同环境下的时延估计算法及其仿真研究[D]. 唐娟.南京信息工程大学 2007
[10]基于混沌预测的水声信号检测方法研究[D]. 王洪超.西北工业大学 2007
本文编号：3490628
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