發(fā)布時間：2020-05-19 19:25

【摘要】：本論文來源于某水下目標定位系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有定位浮標采用單水聽器,作用距離較小。當需要對大海域覆蓋時,只能使用多個浮標級聯(lián)完成,無疑這將增加相應的布放回收難度,所以研究提高水聲定位浮標作用距離具有實用價值。本文以此為切入點,研究論證了基于圓柱陣的波束形成算法提高定位浮標作用距離的可行性。分析探討了幾種典型波束形成算法的性能特點,然后在FPGA平臺對算法進行了軟件實現(xiàn),完成了算法實現(xiàn)的性能評估與資源功耗分析。針對定位浮標接收的CW信號與LFM信號,波束形成算法的研究分為窄帶、寬帶兩個方面進行。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、自適應波束形成和寬帶的時域恒定束寬波束形成的特點與性能。波束形成算法的性能主要可以從三個方面體現(xiàn):波束圖、陣增益和穩(wěn)健性。通過對幾種波束形成算法的對比,得出其在不同工況下性能的優(yōu)劣,然后結(jié)合CW信號和LFM信號的檢測器,即notch濾波器與相關(guān)檢測器,分析了波束形成對SNR_(in)-P_d曲線的影響。在完成理論分析后,針對上述波束形成算法權(quán)值的特點,在FPGA平臺上進行軟件實現(xiàn)。軟件規(guī)劃分為三種,對應常系數(shù)波束形成、自適應波束形成與時域?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)值計算、數(shù)據(jù)傳輸、日志記錄以及時域FIR濾波器組等若干模塊,通過上述模塊的組合即可實現(xiàn)預定功能。最后,在FPGA平臺上對三種軟件進行了測試,分析了計算的精度,對造成誤差的原因進行了探討,對不同軟件消耗的資源、功耗進行了統(tǒng)計。
【圖文】：

圖 1.1 水下目標定位系統(tǒng)示意圖于某工程項目，，該項目是用于測量加裝了合作聲信標基站和水聲定位浮標兩個分子系統(tǒng)組成；其中水聲測信號檢測和時延估計。目前，在良好水文條件下，單右[6]。若通過級聯(lián)方式實現(xiàn)大范圍覆蓋需要增加浮標節(jié)

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

【參考文獻】

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本文編號：2671360