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1、西北工业大学硕士学位论文航空声纳波束形成算法及DSP实现研究姓名：何治军申请学位级别：硕士专业：水声工程指导教师：王英民20050301西北工业大学硕士学位论文摘要随着信息科学和数字技术的飞速发展，声纳设备逐渐向数字化、智能化发展。波束形成作为声纳信号处理的重要环节之一，其性能的好坏将直接影响到整个系统，因此开发研制高性能的数字波束形成器就很必要。本文对声纳系统中的波束形成算法进行了初步的研究，讨论了航空吊放声纳系统的波束形成算法，重点研究了算法的DSP工程实现问题。本文的内容主要有:1.介绍了声纳系统的基
2、本原理、系统组成，然后讨论了有关波束形成的一些基础知识，对常规的波束形成方法进行了介绍。2，介绍了适用于航空吊放声纳体积阵系统的波束形成算法，重点阐述了用自适应方法对波束进行优化的问题，并在此基础上采用了FIR滤波器的方法实现了算法的工程化，进行了一系列有关的理论仿真。3.根据算法的仿真结果以及声纳系统的任务要求，对声纳信号处理机中的波束形成子模块进行了硬件设计，硬件部分采用了DSP+CPLD+DRAM的模块化设计。然后分析了硬件系统的载荷和可行性，最后详细介绍了各部分功能的实现方法。4.进行了波束形成模块
3、的DSP软件设计，包括了系统工作流程、波束形成算法的程序优化等，并进行了软、硬件调试。最后介绍了用实测数据进行了的程序的在线仿真。关键词:声纳系统波束形成DSPCPLD西北工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththefastdevelopmentofinformationscienceanddigitaltechnology,sonarsystemisdigitizedandintelligentizedgradually.Asbeamformingistheimportantpartofsonars
4、ignalprocessing,it'snecessarytodesigndigitalandhighperformancebeamformer.Inthisthesis,thebeamformingalgorithmofairbornedippingsonarsystemisintroducedandtheemphasisisplacedontherealizationofthesystem.Thecontentcanbesummarizedasfollows:Firstly,thebasictheory
5、ofsonartechnologyisdescribed,then,someordinarybeamformingalgorithmsareintroduced.Secondly,abeamformingalgorithmofhydrophonearrayispresented,andadaptivemethodisadoptedtooptimizethebeampatern.AFIRfilterhasbeenusedtoimplementthebeamformingalgorithmandtheresul
6、tofsimulationisgivenThirdly,accordingtothesimulationresultsandtheindexofsystemperformance,thecircuitisdesigned,whichisbasedona`DSP+CPLD+DRAM'pattern.Thepracticabilityofhardwareisanalyzed,andtherealizationofdiferentfunctionisalsodiscussedAtlast,theprocedure
7、ofsystemsoftwaredesignisdescribedindetails,includingsystemworkflow,optimizationofcalculatingetc.Finallythedebuggingcourseofsoftwareandhardwareispresented,andsomeconclusionsaregivenKeywords:SonarsystembeamformingDSP(DigitalSignalProcessor)CPLD(ComplexProgra
8、mmableLogicDevice)第一章绪论第一章绪论1.1问题的引入近年来，随着科学技术的高速发展，人类对覆盖地球总面积70%的海洋的认识逐渐深化，海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位逐渐被人们所认同。美国加州海洋研究中心的罗伯逊博士说“海洋的开发对人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多”。可见，在21世纪，人们对海洋资源的开发和利用将会越来越重视。众所周知，电磁波是空气中传播信息最重要的载体
