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海底高分辨方位估計算法仿真及其在FPGA平臺上的實現

發(fā)布時間:2024-05-18 05:10
  多波束測深聲納(MBBS:Multi-Beam Bathymetry Sonar)是一種重要的海洋地形地貌探測設備,但現有的多波束測深聲納大多還是基于常規(guī)波束形成算法。主要原因是高分辨算法的典型代表陣元域多重信號分類(MUSIC:Multiple Signal Classification)計算量過于龐大而無法實時實現。為此,本文主要從兩方面研究將MUSIC算法應用于多波束測深聲納。 一方面將陣元域MUSIC算法變換到波束域,通過仿真比較分析三種典型的波束域MUSIC算法的估計性能和計算量。雖然MSB-MUSIC (Multiple Subarray Beamspace MUSIC)算法的均方根誤差略大,但具有更低的計算量,而且對于相干信號也依然有效。 另一方面將基于多級維納濾波器(MSWF:Multistage Wiener Filter)的快速子空間估計(FSE:Fast Subspace Estimate)與MSB-MUSIC算法相結合,提出了MM-MUSIC(MSWF and MSB-MUSIC)算法。和MSB-MUSIC算法相比,該算法用較小的估計性能損失換來大大降低的計算量...

【文章頁數】:65 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

圖1.1傳統(tǒng)處理架構隨時間與應用需求之間的差距

圖1.1傳統(tǒng)處理架構隨時間與應用需求之間的差距

法等的迅速發(fā)展,應用需求越來越多,算法復雜度也隨之增加,而需要處理的數據量越來越大,對實時性和精度的要求越來越高,DSP器件己越來越難以滿足高性能應用的需要。圖1.1顯示了傳統(tǒng)處理架構隨時間與應用需求之間的差距岡。一一三座密蘸夔耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀....


圖1.2算法開發(fā)語言與DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的對應關系

圖1.2算法開發(fā)語言與DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的對應關系

FPGA的傳輸延遲(也就是說竹I時段有將近四分之一僅用來傳輸數據)。加之其他預期延遲,為滿足這些系統(tǒng)時序,所需的Turbo編解碼器性能就是十分苛求的50個用戶75.8M帥s。而使用FPGA將Tutho編解碼器作為基本上獨立的后處理器來處理,不僅可消除DsP延遲,還能節(jié)省時間,因為....


圖2.1前向空間平滑原理圖

圖2.1前向空間平滑原理圖

向量和噪聲特征向量組成。常將信號特征向量的張成sP,將噪聲特征向量的張成sPan{91,…,島一,}稱為噪聲子空種類似于功率譜的函數‘5,P(。)1a萬(o,)GG萬a(o,)個田值叭,…,%給出p個信號的波達方向氏,…,氣。由于述了空間參數(即波達方向)的分布,故常稱之為空間行....


圖2.2平滑處理后的陣元域MUSIC算法估計結果

圖2.2平滑處理后的陣元域MUSIC算法估計結果

仿真2.1:8陣元均勻線陣,間距為半倍波長,三個等強度相干信號入射角分別為10。、200和一400,子陣個數為4,噪比為10dB,快拍數32,仿真100次,基于三種空間平滑方法的MUSIC算法如圖2.2。從圖2.2可以看出,經三種空間平滑算法處理后,MUSIC算法對相干信號源均能....



本文編號:3976496

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