基于多片DSP的小尺度阵方位估计的实时实现

论文摘要

目标方位(DOA)波达估计一直是阵列信号处理的热点之一,传统的阵列信号处理利用空间布置的声压传感器阵列接收目标辐射的声信号做波束形成来实现DOA估计。然而常规的波束形成受瑞利限的约束,对目标的分辨能力由空间孔径的大小决定。对于低频信号,通常阵列需要具有较大的孔径,这样势必会造成成本的提高,以及使用的不便。在本论文中将矢量传感器应用于较小的阵型,研究小尺度矢量阵的多目标分辨问题。针对阵列信号处理中目标分辨力的问题,提出了频段划分、虚拟阵元和恒定束宽的方法,划分频段可以减小信号在不同或相近频段上的影响,增加虚元可以在去除高频时产生的栅瓣同时增大阵列尺寸,而恒定束宽可以使不同频率的信号通过基阵后形成相同的较窄的主波束宽度,在波束形成时采用了自适应notch滤波器的离线重构相移波束形成。对小尺度矢量阵多目标分辨的信号处理方法在DSP上进行了软件实现,该系统包括四片DSP,数据从SDRAM传到三片DSP中,在每片DSP上进行在一个频段上的信号处理,所得的结果再通过串口传到最后的DSP中进行信息融合。系统采用的DSP是美国TI公司生产的TMS320C6416。在论文中对上述算法进行了的大量计算,结果证明了此信号处理算法软件的可行性与可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景和意义
• 1.2 小尺度矢量阵技术概况
• 1.2.1 矢量传感器概况
• 1.2.2 恒定束宽波束形成技术
• 1.2.3 虚拟阵元技术
• 1.3 现代数字信号处理器概述
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 小尺度阵分频段多目标跟踪原理
• 2.1 矢量阵信号处理基础
• 2.1.1 线列阵信号处理的基本原理
• 2.1.2 矢量水听器测量模型
• 2.1.3 阵增益分析
• 2.2 自适应notch滤波器及虚拟阵元和恒定束宽技术的应用
• 2.2.1 自适应notch滤波器
• 2.2.1.1 自适应notch滤波器的基本原理
• 2.2.1.2 自适应notch滤波离线重构波束形成
• 2.2.2 虚拟阵元
• 2.2.3 恒定束宽
• 2.2.3 虚元和恒定束宽在小尺度阵中的应用
• 2.3 本章小结
• 第3章 小尺度阵方位估计在DSP上的软件实现
• 3.1 硬件平台
• 3.1.1 PDT传输
• 3.1.2 EDMA传输
• 3.2 软件设计
• 3.2.1 系统框图
• 3.2.2 程序流程
• 3.3 信号处理的算法在DSP上的实现
• 3.3.1 notch滤波器离线波束形成的实现
• 3.3.2 恒定束宽波束形成的实现
• 3.3.3 虚拟阵元的实现
• 3.3.4 综合各频段信息
• 3.4 数据接口说明与中断占用
• 3.4.1 数据流向说明
• 3.4.2 传输的数据格式简介
• 3.5 小尺度阵算法计算量分析
• 3.6 算法存储量分析
• 3.7 DSP湖试数据结果分析
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢