【摘要】：本論文來源于某水下目標(biāo)定位系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有定位浮標(biāo)采用單水聽器,作用距離較小。當(dāng)需要對(duì)大海域覆蓋時(shí),只能使用多個(gè)浮標(biāo)級(jí)聯(lián)完成,無疑這將增加相應(yīng)的布放回收難度,所以研究提高水聲定位浮標(biāo)作用距離具有實(shí)用價(jià)值。本文以此為切入點(diǎn),研究論證了基于圓柱陣的波束形成算法提高定位浮標(biāo)作用距離的可行性。分析探討了幾種典型波束形成算法的性能特點(diǎn),然后在FPGA平臺(tái)對(duì)算法進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn),完成了算法實(shí)現(xiàn)的性能評(píng)估與資源功耗分析。針對(duì)定位浮標(biāo)接收的CW信號(hào)與LFM信號(hào),波束形成算法的研究分為窄帶、寬帶兩個(gè)方面進(jìn)行。首先在理論上分析了窄帶的常規(guī)波束形成、最低旁瓣波束形成、自適應(yīng)波束形成和寬帶的時(shí)域恒定束寬波束形成的特點(diǎn)與性能。波束形成算法的性能主要可以從三個(gè)方面體現(xiàn):波束圖、陣增益和穩(wěn)健性。通過對(duì)幾種波束形成算法的對(duì)比,得出其在不同工況下性能的優(yōu)劣,然后結(jié)合CW信號(hào)和LFM信號(hào)的檢測(cè)器,即notch濾波器與相關(guān)檢測(cè)器,分析了波束形成對(duì)SNR_(in)-P_d曲線的影響。在完成理論分析后,針對(duì)上述波束形成算法權(quán)值的特點(diǎn),在FPGA平臺(tái)上進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)。軟件規(guī)劃分為三種,對(duì)應(yīng)常系數(shù)波束形成、自適應(yīng)波束形成與時(shí)域?qū)拵Рㄊ纬�。軟件�?jīng)過功能劃分,分為數(shù)據(jù)采集、希爾伯特變換、權(quán)值調(diào)度、波束形成、權(quán)值計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸、日志記錄以及時(shí)域FIR濾波器組等若干模塊,通過上述模塊的組合即可實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。最后,在FPGA平臺(tái)上對(duì)三種軟件進(jìn)行了測(cè)試,分析了計(jì)算的精度,對(duì)造成誤差的原因進(jìn)行了探討,對(duì)不同軟件消耗的資源、功耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。
【圖文】：

圖 1.1 水下目標(biāo)定位系統(tǒng)示意圖于某工程項(xiàng)目，，該項(xiàng)目是用于測(cè)量加裝了合作聲信標(biāo)基站和水聲定位浮標(biāo)兩個(gè)分子系統(tǒng)組成；其中水聲測(cè)信號(hào)檢測(cè)和時(shí)延估計(jì)。目前，在良好水文條件下，單右[6]。若通過級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋需要增加浮標(biāo)節(jié)

(a) (b)圖 2.1 波束掃描示意圖多波束預(yù)成的示意圖，左圖在水平空間預(yù)成 12 個(gè)波束，每間隔三維空間內(nèi)的波束預(yù)成，為方便觀察，僅僅繪制了 9 個(gè)波束，~ 210o方向，垂直開角60 ~120o o方向。經(jīng)過波束預(yù)成后，將陣
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB56;TN791

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2671360