基于M9703的自适应波束形成技术研究

发布时间：2017-05-17 13:07

  本文关键词：基于M9703的自适应波束形成技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要研究自适应波束形成技术的实现与验证,并利用System Vue软件和高速数据采集与分析系统搭建了半实物仿真系统,对于雷达系统设计的过程中存在的设计周期长和验证复杂等问题提供了新的解决思路。首先本文研究了自适应波束形成算法及其工程实现需要考虑的因素,比较了最小均方(LMS,Least Mean Squares)算法和基于QR分解递归最小二乘(RLS,Recursive Least Squares)算法的区别,分析了两种算法的结构和实现复杂性,认为LMS算法虽然容易受到收敛因子的影响,但是其结构简单具有容易在FPGA等硬件上进行设计的优点。QR_RLS算法收敛速度快于LMS算法,其并行的处理结构具有很高的数据吞吐量,QR_RLS算法更适合设计数字阵列雷达的波束形成模块。其次本文基于System Vue系统仿真软件搭建了自适应波速形成系统,验证了算法的真确性,同时利用MATLAB接口自定义了基于LMS算法的波束形成模块,对比了两种情况下的结果,为雷达系统自顶向下的系统构架验证提供思路:第一,可以基于系统仿真软件对雷达某些系统级进行自顶向下的设计,自下向上的验证,可以大大缩短研制周期;第二,可以将算法进行二次封装,应用到系统中,增强了系统可扩展性。再次本文研究了M9703通道失衡的原因以及补偿方法。在System Vue软件中设计了通道校正系统并且验证成功。整个设计过程验证了:System Vue软件可以设计任意复杂的雷达信号。并可以通过软件中的M8190(任意信号发生器)仪器接口产生真实的雷达数据。产生的数据可以通过M9703采集并存储起来。整个半实物的仿真系统可以加快雷达模拟系统的设计和验证过程,并且可以产生真实的雷达数据,减轻雷达工作人员由于去外场采集数据的压力。最后本文利用M9703中的两片FPGA,实现了一个四通道的ADBF算法。利用自主开发的信号源模块产生了真实的信号,搭建了半实物仿真系统。硬件处理后的结果通过PCIe背板传回软件当中得到波束方向图。对比了波束形成前后的信号,结果与MATLAB仿真基本一致。本设计创造性的将雷达中频接收机和雷达信号处理机统一的用M9703A来实现,充分利用了该仪器的功能,同时也为雷达系统的设计和仿真提供了新的研究方向。
【关键词】：雷达模拟系统 System Vue 自适应波束形成 M9703A FPGA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 第2章 自适应波束形成原理及多采样率原理14-23
• 2.1 引言14
• 2.2 波束形成原理及准则14-20
• 2.2.1 波束形成的阵列模型14-16
• 2.2.2 自适应波速形成准则16-20
• 2.3 多采样率数字信号处理20-22
• 2.3.1 单级抽取20-21
• 2.3.2 多级抽取21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 自适应算法研究23-47
• 3.1 引言23
• 3.2 最小均方误差算法23-31
• 3.2.1 LMS算法原理以及仿真23-27
• 3.2.2 LMS自适应波束形成的FPGA实现27-31
• 3.3 QR_RLS算法31-42
• 3.3.1 QR_RLS算法原理及仿真31-34
• 3.3.2 CORDIC技术与QRD_RLS的SYSTOLIC实现34-37
• 3.3.3 QR分解FPGA实现37-42
• 3.4 System Vue自适应仿真42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 通道校正与数字下变频47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 自适应均衡原理47-48
• 4.3 通道校正的实现48-54
• 4.3.1 数控振荡器设计49-50
• 4.3.2 半带滤波器模块设计50-52
• 4.3.3 PC端设计校正流程52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 基于M9703 的半实物仿真系统55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 M9703 资源简介55-58
• 5.2.1 数据处理55-57
• 5.2.2 时钟源和ADC数据流57-58
• 5.3 M9703 在System Vue中的配置58-60
• 5.4 波束形成系统设计60-66
• 5.4.1 内部FPGA互联60-62
• 5.4.2 任意信号发生器62-63
• 5.4.3 算法整体结构63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张士前;漆晶;包杰;;基于Simulink的数字下变频[J];广东通信技术;2011年07期

2 马浩;;一种雷达回波实时仿真的软件实现方法研究[J];计算机工程与应用;2011年23期

3 程文清;;基于SystemVue的无线通信原理仿真实验教学研究[J];中国现代教育装备;2012年13期

4 聂晓鸿;王建;陈建军;;基于LMS的自适应数字波束形成的FPGA实现[J];南京信息工程大学学报(自然科学版);2013年03期

5 陈辉铭;曹张帅;张萌萌;;基于SystemVue的LMS自适应滤波器设计及其FPGA实现[J];科技传播;2014年10期

6 胡可欣;胡爱明;;数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应用[J];现代防御技术;2006年06期

7 张杰;何强;韩壮志;;基于SystemVue的某型雷达发射信号生成[J];现代电子技术;2014年21期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王静;某雷达数字波束形成系统的设计与实现[D];西安电子科技大学;2009年

2 李海波;基于LMS算法的自适应波束形成的性能研究[D];重庆大学;2010年

3 周虎;数字接收阵列DBF处理器的设计与实现[D];南京理工大学;2013年

  本文关键词：基于M9703的自适应波束形成技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373485