实时阵列处理系统中的数据控制与波束形成实现

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1、电子科技大学硕士学位论文实时阵列处理系统中的数据控制与波束形成实现姓名：梁炎夏申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：何子述20100501摘要波束形成及其工程实现是阵列信号处理领域的一个重要研究内容。阵列信号处理系统的数据传输有着数据量大、实时性强以及速度快等特点，如何让这些高速实时的数据在一个有序而可靠的环境中传输，并有效完成信号DOA、DBF等处理是阵列处理系统中的一个关键技术。本论文结合9阵元圆阵空间谱测向及波束形成系统的硬件平台，对信号处理板上的实时数据传输控制、波束形成算法及其在硬件系统上的实现进行了研究。本文首先针对系统阵列结构形式，对系统信号接收模型和圆阵模型进

2、行了研究，针对圆阵波束图旁瓣过高的特点，采用了一种圆阵转为虚拟线阵，然后再应用Dolph．Chebyshev方法以降低阵列旁瓣的算法，有利于阵列前端接收。然后详细介绍了几种适用于系统工程实现的波束形成算法：MVDR波束形成算法，广义旁瓣对消波束形成算法及Zatman宽凹口波束形成算法，并对这些算法的性能进行了MATLAB仿真与分析，另外，考虑到工程实际，还分析了系统存在的通道幅相不一致对波束形成的影响。此外，论文还简要介绍了系统的结构和组成原理，并针对系统数据传输的特点，详细介绍了信号处理板上实时数据的传输控制，包括数据的解包和打包，FPGA和DSP间的数据传输，以及光纤传输等。最后，

3、论文结合前面算法的仿真结果，选择MVDR算法和Zatman宽凹口波束形成算法进行DSP软件实现，并针对系统实时性的要求对软件进行了优化，优化后的两个波束形成程序均满足系统实时性的要求，调试结果也验证了程序的正确性。关键词：阵列信号处理，数据传输控制，波束形成实现，FPGA，ADSPTS201SABSTRACTBeamforminganditsengineeringrealizationhavebecomeanimportantbranchofarraysignalprocessing．Largecapacity,highspeedandrealtimedatatransmissiona

4、resomeimportantfeatureofarraysignalprocessingsystem．Thusdevelopanorderlyandstabledatatransmissionenvironment，andcompletetheDOAandDBFimplementationeffectivelyaretwokeytechnologiesforarraysignalprocessing．Basedontheninecirculararrayshardwareplatformforspatialspectrumestimationanddigitalbeamforming

5、，thecontrolofreal-timedatatransmissiononsignalprocessingboard，beamformingalgorithmanditsimplementationinhardwaresystemareinvestigatedinthisdissertation．Firstly,accordingtothearraystructureofthesystem，themodelofreceivesignalandcirculararrayhavebeeninvestigated．ADolph—Chebyshevapproachisadoptedtos

6、uppressthesidelobelevelofthecirculararraypattem，whichisbeneficialforarmyfrontreceiver．Itemploysatransformationtechniquethattransformsthecirculararraytovirtuallineararray,andthenappliestheDolph—Chebyshevmethodtothetransformedarrayresponsevector．Secondly,severalbeamformingalgorithmswhicharesuitabl

7、eforthesystempracticalapplicationareintroduced，includingminimumvariancedistortionlessresponse(MVDR)，generalizedside-lobecancellation(GSC)，andproductionofadaptivearraytroughs(Zatman)．Theperformancesofthesealgorithmsaresimulat