阵列测向算法的快速实现技术研究

发布时间：2017-04-16 05:18

  本文关键词：阵列测向算法的快速实现技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线电技术的发展,估计辐射源的波达方向(DOA),不论是对军事应用还是民用,都有十分重要的意义。利用阵列信号处理技术测向因其多信号测向能力、超分辨、高精度和高灵敏度等特点而受到广泛的重视。经过多年的发展,产生了大量性能优秀的算法,比如经典的ESPRIT算法、子空间拟合算法、MUSIC算法等。将一维测向算法推广到二维,又产生了大量的基于阵列测向的二维空间谱估计算法。这些算法有着优异的性能,但是运算过程也十分复杂,不仅运算量大,还包含着大量的非线性运算,这使得算法的实时性难以满足实际应用要求。所以,研究阵列测向技术在硬件平台的快速实现,具有十分重要的意义。本文主要研究了阵列测向算法在FPGA测向系统的实现问题,具体内容如下:针对阵列测向算法对信号的要求,研究了多通道校正和多通道同步的FPGA实现问题,进行了算法仿真和硬件测试。结果表明,处理后的信号基本满足阵列测向算法的要求。针对现有基于FPGA实现复数矩阵特征值分解(EVD)需要先将复数矩阵转换为实数矩阵的缺点,提出了基于CORDIC-JACOBI算法的复共轭对称矩阵的特征值分解算法。在完成了算法推导的基础上,进行了算法仿真,并给出了性能分析。本文在算法推导和仿真的基础上,给出了六阶复共轭对称矩阵的EVD模块框图,利用System Generator进行了硬件实现,完成了功能仿真和时序仿真,并进行了测试。最后,提出了改进的MUSIC零谱计算方法,节省了FPGA资源,提高了使用灵活性。在此基础上,本文针对经典的MUSIC算法进行了实现,完成了硬件仿真,并在FPGA阵列信号处理系统上进行了硬件测试。
【关键词】：DOA 阵列测向 特征值分解 JACOBI CORDIC FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 本文主要内容12-13
• 第二章 阵列测向算法基础13-16
• 2.1 引言13
• 2.2 阵列测向算法模型13-14
• 2.3 阵列测向算法硬件实现的问题14-15
• 2.4 阵列测向系统的模块划分15-16
• 第三章 通道校正和通道同步16-24
• 3.1 引言16
• 3.2 多通道的幅相校正16-21
• 3.2.1 多通道幅相校正原理16-19
• 3.2.2 多通道幅相校正效果19-21
• 3.3 通道的同步21-22
• 3.4 幅相校正和通道同步的硬件测试22-23
• 3.5 本章结语23-24
• 第四章 复数矩阵的JACOBI算法24-44
• 4.1 引言24
• 4.2 实对称矩阵JACOBI算法24-27
• 4.3 CORDIC算法27-29
• 4.4 CORDIC旋转实现实对称矩阵的JACOBI算法29-30
• 4.5 复共轭对称矩阵的JACOBI算法30-33
• 4.6 CORDIC旋转实现复共轭对称矩阵的JACOBI算法33-37
• 4.7 算法仿真37-43
• 4.8 本章结语43-44
• 第五章 复数矩阵EVD的FPGA实现44-55
• 5.1 引言44
• 5.2 CORDIC旋转的实现44-45
• 5.3 JACOBI旋转的实现结构45-48
• 5.4 基于6阶矩阵的EVD模块实现48-51
• 5.5 EVD模块的软件仿真51-53
• 5.5.1 System Generator简介51-52
• 5.5.2 EVD模块的硬件仿真52
• 5.5.3 速度和占用资源分析52-53
• 5.6 本章结语53-55
• 第六章 阵列测向算法的FPGA实现55-67
• 6.1 MUSIC算法55-56
• 6.2 协方差模块56-57
• 6.3 零谱计算模块57-61
• 6.3.1 传统的零谱计算方法58-59
• 6.3.2 改进的零谱计算方法59-61
• 6.4 MUSIC算法的FPGA实现61
• 6.5 MUSIC算法的硬件仿真61-63
• 6.6 MUSIC算法的硬件测试63-66
• 6.7 本章结语66-67
• 第七章 总结和展望67-69
• 7.1 全文总结67
• 7.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杜鹃;冯思臣;;复矩阵的Givens变换及其QR分解[J];成都理工大学学报(自然科学版);2011年06期

2 刘婷婷;刘俊卿;张健楠;;基于Jacobi方法的Hermitian矩阵特征分解算法[J];电子科技;2010年12期

3 徐兰;;复数矩阵的快速Givens变换[J];华东师范大学学报(自然科学版);1988年03期

4 高勇,刘皓,肖先赐,魏平;MUSIC算法在高速DSP上的并行实现[J];通信学报;2000年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈昊;空间谱估计算法的高速实现[D];电子科技大学;2003年

2 袁生光;对称矩阵特征值分解的硬件实现研究[D];浙江大学;2008年

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本文编号：310087