發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 15:16

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的STAP實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空時(shí)自適應(yīng)處理(Space-Time-Adaptive-Processing,STAP)算法能夠有效地抑制雜波和干擾。經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展,STAP算法的基礎(chǔ)理論已比較成熟,目前其工程實(shí)現(xiàn)研究是該領(lǐng)域的主要研究方向之一。STAP算法工程實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵就是實(shí)時(shí)計(jì)算出自適應(yīng)權(quán)值。近些年,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為此,圍繞基于FPGA的STAP實(shí)現(xiàn)技術(shù)及其自適應(yīng)權(quán)值計(jì)算展開(kāi)了研究,主要內(nèi)容如下:1.提出了一種基于QRD_MGS算法的無(wú)開(kāi)方STAP權(quán)值計(jì)算算法。采用Modified Gram Schmidt QR分解算法(QRD_MGS)能夠避免直接估計(jì)協(xié)方差矩陣及其求逆運(yùn)算。針對(duì)基于QRD_MGS求解STAP權(quán)值的傳統(tǒng)算法中存在冗余開(kāi)方運(yùn)算這一不足,提出了一種無(wú)開(kāi)方權(quán)值計(jì)算方法。該方法通過(guò)對(duì)原始上三角矩陣等價(jià)變形,使其每個(gè)元素由未開(kāi)方值表示,從而省去了開(kāi)方操作。無(wú)開(kāi)方算法方法相對(duì)原方法而言,規(guī)避了開(kāi)方運(yùn)算,減少了除法計(jì)算量,并提高了權(quán)值計(jì)算精度,同時(shí)算法結(jié)構(gòu)更適合硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。2.研究了無(wú)開(kāi)方QRD_MGS算法的FPGA實(shí)現(xiàn)技術(shù)。深入分析了該算法的內(nèi)在并行性,并將其劃分成五個(gè)任務(wù)。為降低任務(wù)時(shí)鐘開(kāi)銷(xiāo),設(shè)計(jì)了子任務(wù)劃分策略。該策略將任務(wù)分解為若干子任務(wù),各子任務(wù)流水執(zhí)行,并充分利用子任務(wù)間的并行特點(diǎn)覆蓋時(shí)鐘消耗�；诖�,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了其FPGA并行映射結(jié)構(gòu)。3.研究了自適應(yīng)權(quán)值回代求解算法在FPGA的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。深入分析了回代算法的執(zhí)行過(guò)程,并對(duì)該算法的內(nèi)在并行性進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。根據(jù)前、后向回代輸入數(shù)據(jù)的不同時(shí)序特點(diǎn),分別設(shè)計(jì)了不同的并行計(jì)算結(jié)構(gòu)。其中,前向回代過(guò)程結(jié)構(gòu)具有覆蓋矩陣分解時(shí)鐘開(kāi)銷(xiāo)的優(yōu)點(diǎn);而后向回代計(jì)算結(jié)構(gòu)采用局部并行策略,減少了時(shí)鐘開(kāi)銷(xiāo),節(jié)省了乘法器、加法器等硬件資源。4.設(shè)計(jì)了一種降維STAP算法的FPGA映射方案。深入研究了降維STAP算法的處理流程,對(duì)其內(nèi)在并行性進(jìn)行了仔細(xì)分析,并將該算法的執(zhí)行過(guò)程總結(jié)為了五步。對(duì)每步的局部并行性進(jìn)行了開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)了局部并行、全局流水的并行映射策略,及其多片F(xiàn)PGA并行實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。該并行映射方案充分開(kāi)發(fā)了算法的空間、時(shí)間并行性,提升了執(zhí)行效率。
【關(guān)鍵詞】：空時(shí)自適應(yīng)處理 FPGA QRD_MGS算法 自適應(yīng)權(quán)值計(jì)算 回代算法
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN959.73;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 研究歷史與現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 降維算法研究12-13
• 1.2.2 權(quán)值計(jì)算算法研究13
• 1.2.3 實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究13-15
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 空時(shí)自適應(yīng)處理原理17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 全空時(shí)自適應(yīng)處理17-20
• 2.3 降維STAP原理20-22
• 2.4 幾種經(jīng)典的降維STAP算法22-24
• 2.4.1 mDT算法22-23
• 2.4.2 JDL算法23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 無(wú)開(kāi)方權(quán)值計(jì)算研究25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 基于QRD_MGS算法的權(quán)值計(jì)算25-27
• 3.2.1 QRD_MGS算法原理25-26
• 3.2.2 權(quán)值計(jì)算原理26-27
• 3.3 無(wú)開(kāi)方權(quán)值計(jì)算27-32
• 3.3.1 無(wú)開(kāi)方算法原理27-30
• 3.3.2 算法比較30-32
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 無(wú)開(kāi)方QRD_MGS算法實(shí)現(xiàn)研究34-54
• 4.1 引言34
• 4.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介34-37
• 4.2.1 XC7Z020芯片介紹34-35
• 4.2.2 Xilinx浮點(diǎn)IP core介紹35-36
• 4.2.3 單精度浮點(diǎn)格式介紹36-37
• 4.3 算法并行策略分析37-42
• 4.3.1 并行性分析37-39
• 4.3.2 子任務(wù)劃分策略39-41
• 4.3.3 實(shí)例分析41-42
• 4.4 方案設(shè)計(jì)42-45
• 4.4.1 功能模塊劃分42-44
• 4.4.2 FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)44-45
• 4.5 模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)45-51
• 4.5.1 控制模塊45-47
• 4.5.2 存儲(chǔ)模塊47
• 4.5.3 計(jì)算模塊47-50
• 4.5.4 資源分析50-51
• 4.6 仿真與板級(jí)調(diào)試51-53
• 4.6.1 Modelsim仿真51-52
• 4.6.2 板級(jí)調(diào)試52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 第五章 回代算法實(shí)現(xiàn)研究54-70
• 5.1 引言54
• 5.2 回代算法分析54-61
• 5.2.1 并行性分析54-58
• 5.2.2 并行映射策略58-60
• 5.2.3 實(shí)例分析60-61
• 5.3 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)61-64
• 5.3.1 并行映射結(jié)構(gòu)61-62
• 5.3.2 硬件設(shè)計(jì)62-63
• 5.3.3 資源分析63-64
• 5.4 仿真與板級(jí)調(diào)試64-69
• 5.4.1 Modelsim仿真64-67
• 5.4.2 板級(jí)調(diào)試67-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 STAP算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究70-83
• 6.1 引言70
• 6.2 STAP處理系統(tǒng)介紹70
• 6.3 算法映射分析70-74
• 6.3.1 并行性分析71-72
• 6.3.2 并行映射策略72-73
• 6.3.3 實(shí)例分析73-74
• 6.4 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案74-79
• 6.4.1 并行實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)74-75
• 6.4.2 功能模塊劃分75-77
• 6.4.3 模塊設(shè)計(jì)77-78
• 6.4.4 多片F(xiàn)PGA并行系統(tǒng)78-79
• 6.5 資源耗用評(píng)估79-82
• 6.6 本章小結(jié)82-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 工作總結(jié)83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 攻讀碩士期間取得的研究成果91-92

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2 孫長(zhǎng)江;非均勻環(huán)境下的STAP算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

3 王齊珍;非均勻環(huán)境下的機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)STAP算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 嚴(yán)波;非均勻環(huán)境下機(jī)載雷達(dá)STAP方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 何明東;機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)KA-STAP技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

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8 王振中;基于STAP的高頻雷達(dá)電離層雜波抑制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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