寬帶波束處理技術具有高增益、強抗干擾及高空間分辨能力等優(yōu)點,是水聲信號處理的重要手段。但是寬帶處理尤其是時域處理計算復雜度較高,在傳統(tǒng)計算平臺上實現(xiàn)實時波束處理系統(tǒng)有較大的困難。因此有必要開展適合于寬帶波束處理的高性能處理技術研究,以便為未來寬帶波束處理系統(tǒng)設計提供指導性意見。本論文在寬帶無失真波束處理的基礎上,圍繞陣列寬帶波束處理的實時實現(xiàn)問題,研究基于GPU高性能并行處理架構,改進現(xiàn)有寬帶波束形成算法,從而解決寬帶波束形成面對的實時處理問題。論文主要工作如下:首先,為了獲取無失真接收信號,分析研究了DFT波束形成器、分數(shù)時延波束形成器和恒束寬波束形成器。針對頻域實現(xiàn)縫合不流暢的問題,給出重疊分段的解決方法,并對其改善情況進行分析。時域實現(xiàn)的核心是分數(shù)時延濾波器的設計問題,給出兩種設計實現(xiàn)方法,對于更一般的FIR濾波器設計,給出二階錐規(guī)劃設計方法,并對幾種方法的設計誤差和性能進行仿真分析和比對。針對方位偏差數(shù)據(jù)波束輸出波形失真問題,給出基于分布設計思想的恒束寬波束形成器設計方法,仿真分析各步驟的設計誤差和性能。其次,根據(jù)CUDA異構編程模型,研究了基于GPU的寬帶波束形成器優(yōu)化設計方... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DFT寬帶波束形成器結構框圖

[28]。假設對應第 m 號陣元第 l 段接收數(shù)據(jù)的加權值下所示：[ ]1 1 1 1( ) ( 1) ( )M L M Lml m ml mm l m ly i h x i l h x i= = = == = 器組為對應波束輸出角度的分數(shù)時延補償?shù)?FIR 數(shù)確時延補償，此時系統(tǒng)為寬帶時域常規(guī)波束形成處FIR 濾波器的精度[18]。處理的輸入數(shù)據(jù)塊大小與 FIR 波束處理中濾波器長 FIR 濾波器沖激響應函數(shù)的對應關系，即某陣元在元通過的 FIR 濾波器在該頻點的頻率響應，根據(jù)這波束形成器設計方法的處理框圖如下：

圖 2.3 調頻信號波形和頻譜用常規(guī)波束形成加權向量進行 DFT 寬帶波束形成，波束方向指向10 。將疊均分成兩段進行處理，先對各段數(shù)據(jù)進行 FFT 變換到頻域，再取出需要帶數(shù)據(jù)，對各段頻域窄帶數(shù)據(jù)進行常規(guī)波束形成。得到的兩段波束輸出頻圖所示，對各段頻域輸出數(shù)據(jù)進行 IFFT 得到時域輸出波形，由于只對通行計算，未進行波束輸出的子帶置 0，拼接后的時域輸出信號如圖所示：圖 2.4 無重疊分段輸出波形和各段信號頻譜輸入數(shù)據(jù)按50%重疊分段進行處理，各段頻域輸出如圖所示，對各段時域重疊率拼接各段輸出數(shù)據(jù)，得到的時域輸出如圖所示

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3434282