自适应阵列中幅相一致性校准及硬件实现

发布时间：2020-03-28 21:24

【摘要】：阵列信号处理是用来对空域信号进行分析处理的一种主要手段,在通信、雷达、声呐、地震勘探等领域有着广泛的应用。作为阵列信号处理的重要研究方向,传统的超分辨波达方向估计以及各类自适应波束形成(ABF)算法都是基于高斯白噪声背景下的理想导向矢量,即不考虑阵列误差。但在实际应用中,阵列通道幅相特性不一致、阵元位置扰动以及阵元间的互耦效应等各种阵列误差都会使真实的导向矢量与理论值不符,进而导致DOA估计算法和波束形成算法性能的下降。本论文主要就阵列通道幅相误差带来的影响、幅相一致性校准算法及其硬件实现进行了研究。首先,本文在总结了DOA估计算法与BF技术的基础上,对MUSIC超分辨测向算法和基于LCMV最优滤波准则的ABF算法进行了仿真分析。紧接着,对阵列误差产生的原因进行了分析总结,建立了阵元之间存在幅相误差、互耦作用以及位置扰动时的数学模型,并在此基础上仿真分析了通道幅相特性不一致对MUSIC算法以及LCMV自适应波束形成算法性能造成的影响,其中重点研究了当幅度误差和相位误差服从不同的统计分布时对波束指向以及旁瓣幅度造成的影响。然后,本文分析了工程中一种常用的通道幅相一致性校准算法的性能,并对有源校准算法中的单辅助源校准算法进行了仿真分析,此外还研究了阵列自校准算法中的W-F算法的稳定性,并对通道均衡算法中的频域均衡算法进行了仿真分析。本文最后结合实际应用,详细介绍了阵列通道幅相一致性校准模块的设计方案,其中重点介绍了FPGA中各个功能模块的程序设计,此外还设计了通道幅相一致性校准模块的功能验证方案,并通过对比仿真以及在线抓取波形的方式验证了校准算法的可行性与有效性。
【图文】：

2.3.1 常规波束形成原理常规波束形成原理如图 2-4 所示。图2.4 常规波束形成原理图由图 2.4 可知，波束形成是一个乘累加的过程。只有当远场窄带信号到空间阵列

由图 2.3 可以看到，在信噪比比较高的前提下，，谱峰很尖锐，说明 MUS分辨率很高。 波束形成技术2.3.1 常规波束形成原理常规波束形成原理如图 2-4 所示。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7

【参考文献】

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1 肖龙;龚军涛;;基于遗传算法的阵列误差校正[J];电子科学技术;2014年02期

2 王石泉;许阳明;张e

本文编号：2604935