基于ETC系统的定位算法研究与实现

发布时间：2017-08-17 22:09

  本文关键词：基于ETC系统的定位算法研究与实现

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【摘要】：随着我国汽车使用量的大幅增长,部分地区的高速公路车流量激增从而导致了收费站的交通堵塞现象日益严重,实施高速公路电子不停车收费(ETC)业务的需求也迫在眉睫。目前我国所采用的数字ETC系统中主要采用干涉仪测向的无线定位算法实现车辆定位功能,该方式虽比模拟电路实现的ETC系统定位成功率高,但是由于干涉仪测向算法本身的局限性,使得实际应用中仍然会出现错误放行车辆的情况。为了解决上述问题,本文首先介绍了无线定位技术的发展并对空间谱估计的定位算法进行研究,通过介绍了干涉仪测向、经典MUSIC、求根MUSIC、解相干MUSIC四种定位算法,分别对他们进行仿真,对比了几种算法的性能,分析了算法的可实现性,最终选取改进的MUSIC算法—实值MUSIC算法进行具体的FPGA设计,实现具有高精度和高分辨性能的DOA估计。
【关键词】：电子不停车收费 MUSIC算法 特征值分解 Jacobi Cordic FPGA
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TH744.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 课题背景及意义7-8
• 1.2 课题的国内外研究现状8-10
• 1.2.1 相位测向技术研究现状8
• 1.2.2 空间谱估计技术研究现状8-10
• 1.3 论文主要工作及结构安排10-11
• 2 阵列信号测向算法11-33
• 2.1 阵列信号处理基本理论11-18
• 2.1.1 相位测向法的基本原理11-13
• 2.1.2 空间谱估计的基本原理与数学模型13-18
• 2.2 测向算法仿真18-31
• 2.2.1 信号模型18-19
• 2.2.2 相位测向算法19-22
• 2.2.3 经典MUSIC算法22-26
• 2.2.4 求根MUSIC算法26-27
• 2.2.5 前后项平滑MUSIC算法27-30
• 2.2.6 算法性能对比30-31
• 2.3 基于FPGA的算法实现方案31-33
• 3 实值MUSIC算法的实现33-51
• 3.1 实值MUSIC算法模块划分33-34
• 3.2 预处理模块的设计与实现34-44
• 3.2.1 正交分解模块设计34-39
• 3.2.2 协方差模块设计39-41
• 3.2.3 复实转换模块设计41-44
• 3.3 特征向量处理模块的设计44-46
• 3.4 谱峰搜索模块设计与实现46-49
• 3.4.1 谱峰搜索模块的实现结构46-48
• 3.4.2 谱峰搜索模块的仿真48-49
• 3.5 性能分析49-51
• 4 特征值分解部分设计51-75
• 4.1 对称矩阵特征值分解51-52
• 4.1.1 Jacobi旋转法51
• 4.1.2 单侧旋转法51-52
• 4.1.3 QR分解法52
• 4.2 Jacobi旋转算法52-58
• 4.2.1 基本原理52-53
• 4.2.2 算法实现53-58
• 4.3 Cordic算法58-63
• 4.3.1 Cordic算法基本原理58-60
• 4.3.2 Cordic算法的FPGA实现60-63
• 4.4 Jacobi算法的FPGA实现方案设计63-71
• 4.4.1 Find Max模块设计63-65
• 4.4.2 Cordic_comput模块设计65-67
• 4.4.3 Matrix_Multiply模块设计67-68
• 4.4.4 特征值分解模块仿真68-71
• 4.5 Jacobi算法模块的性能分析71-72
• 4.6 实值MUSIC算法的FPGA实现仿真72-75
• 5 总结与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79

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本文编号：691331