数字阵列雷达DBF处理器的降秩算法研究与实现

发布时间：2017-08-06 08:07

  本文关键词：数字阵列雷达DBF处理器的降秩算法研究与实现

  更多相关文章： 数字阵列雷达 自适应数字波束形成算法 降秩 快速逼近幂迭代 局部线性嵌入 嵌入式处理器

【摘要】：采用自适应数字波束形成算法的数字阵列雷达具有同时多波束、自适应干扰抑制等突出优点,已经在通信、雷达、声纳等领域中得到一定的应用。然而针对较大阵列规模的自适应数字波束形成算法的实际应用仍然存在一些挑战,如算法的实时性、同时多干扰抑制能力以及稳健性等。本文针对实际工程应用研究适用于大型阵列雷达系统实时运算的快速降秩自适应波束形成算法,完成了自适应数字波束形成算法的移植和验证,并共同搭建了数字阵列雷达系统,对其进行了初步联调测试。本文的主要研究工作如下：1、从减少运算量、同时抑制多个干扰信号出发,研究适合大型数字阵列雷达工程应用的自适应数字波束形成算法,其中主要包括广义旁瓣相消(GSC)算法、差分正交投影(HTP)算法、快速降秩最小方差波束形成(FRRMVB)算法等。2、针对FRRMVB算法在大信噪比时方向图畸变的问题和回波信号中不包含期望信号的要求,提出了新的基于快速逼近幂迭代的最小方差波束形成(FAPIMVB)算法和基于局部线性嵌入的最小方差波束形成(LLEMVB)算法,对每种算法进行仿真与验证,并对比三种算法的运算量和抗多干扰性能。鉴于系统对实时性要求较高,工程应用中采用LLEMVB算法。3、在基于PowerPC架构的嵌入式DBF处理器平台上,完成了基于MPC8641D片上系统的板级支持包(BSP)程序移植烧写和Vxworks嵌入式操作系统下的LLEMVB算法移植及验证工作。4、在DBF处理板平台上,完成了整个数字阵列雷达的DBF处理器功能实现,主要包括S-RapidIO高速数据交互通道建立,采用DMA方式的基带数据传输功能实现,采用socket编程的网口通信功能实现,采用中断机制的自适应数字波束形成算法功能实现以及雷达系统上位机总控软件设计实现等。最后,对整个数字阵列雷达系统进行了初步联调测试。
【关键词】：数字阵列雷达 自适应数字波束形成算法 降秩 快速逼近幂迭代 局部线性嵌入 嵌入式处理器
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 自适应数字波束形成算法的研究进展9-11
• 1.3 本文的主要内容与安排11-12
• 2 快速降秩自适应数字波束形成算法研究12-35
• 2.1 引言12-13
• 2.2 FRRMVB算法13-17
• 2.2.1 阵列数据模型13-14
• 2.2.2 FRRMVB算法原理14-16
• 2.2.3 运算量分析16
• 2.2.4 实验仿真结果与分析16-17
• 2.3 基于FAPI的快速降秩MVB算法17-27
• 2.3.1 利用FAPI快速估计干扰子空间17-25
• 2.3.2 基于FAPI的快速降秩MVB算法步骤运算量分析25
• 2.3.3 实验仿真结果与分析25-27
• 2.4 基于LLE的快速降秩MVB算法27-34
• 2.4.1 LLEMVB快速降秩算法原理27-29
• 2.4.2 LLEMVB与FRRMVB算法运算量比较29-30
• 2.4.3 实验仿真结果与分析30-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 LLEMVB快速降秩算法的移植和验证35-49
• 3.1 数字阵列雷达系统组成35-37
• 3.2 DBF处理器硬件平台及工作流程37-40
• 3.2.1 DBF处理板硬件结构38-39
• 3.2.2 DBF处理器工作流程39-40
• 3.3 算法实现的嵌入式开发环境构建40-45
• 3.3.1 MPC8641D结构与外围接口40-42
• 3.3.2 Vxworks嵌入式操作系统及其交叉开发环境构建42-45
• 3.4 LLEMVB快速降秩算法移植和验证45-48
• 3.4.1 移植验证流程介绍45-46
• 3.4.2 移植与验证结果46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 数字阵列雷达DBF处理器的性能测试49-71
• 4.1 DBF处理器MPC8641D程序设计49-57
• 4.1.1 建立RapidIO通路50-52
• 4.1.2 DMA数据读写52-56
• 4.1.3 中断方式实现自适应数字波束形成算法56-57
• 4.2 上位机软件程序设计57-66
• 4.2.1 VC++与Matlab混合编程57-58
• 4.2.2 软件程序数据包自定义帧格式说明58-63
• 4.2.3 软件界面程序设计63-66
• 4.3 DBF处理器系统联调测试66-70
• 4.3.1 联调测试平台及流程介绍66-67
• 4.3.2 联调测试结果67-70
• 4.4 本章小结70-71
• 5 总结与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附录76

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本文编号：629009