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导弹雷达引信中的自适应波束合成算法改进及实现

作　者: 周舟
导　师: 徐欣
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: BLMS算法 DBF 雷达引信自适应波束合成算法
分类号: TN974
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 30次
引　用: 1次
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内容摘要

雷达引信是一种具有小型战术雷达的引信系统,能够在近距离通过侦测目标距离、角度等信息选择最佳的爆炸时机,是决定武器杀伤效果的关键部件。而采用数字波束合成(Digital Beam Forming, DBF)体制的雷达具有抗噪性好,角度分辨率高的特点,非常适合雷达引信的应用。DBF中采用的自适应波束合成算法直接决定着雷达引信性能。分块最小均方(Block Least Mean Square, BLMS)算法收敛性较好,性能稳定,适于硬件实现,能较好的满足雷达引信应用需求。然而BLMS算法大部分采用乘累加结构,导致计算效率降低,限制了雷达引信性能的提高。在深入研究BLMS算法结构的基础上,采用更高效的查找表(Look-up Table, LUT)和选择器(Multiplexer, MUX)结构代替乘累加结构,提出了两种BLMS改进算法,并给出了性能分析。经过仿真和测试,与传统BLMS算法相比,改进算法具有较好的性能。基于多相LUT的BLMS改进算法利用LUT结构代替乘累加结构,只需要进行查表操作而不需要进行乘法。但是该算法需要对查找表数据进行刷新操作,算法的计算效率随阵元个数增长而呈指数降低,因此仅适用于阵元个数较少的情况。当系统收敛稳定之后,由于刷新操作次数减少,该算法具有很高的计算效率。基于MUX的BLMS改进算法利用MUX结构代替乘累加结构,只需要进行2选1和加法操作而不需要进行乘法,并且不需要进行刷新操作,算法的计算效率与阵元个数呈一次线性反比关系,在各种情况下均具有较高的算法计算效率,特别在多阵元情况下相对其他算法性能更加优异。最后,根据导弹雷达引信应用要求设计了实际的数字波束合成系统,给出了系统整体和主要模块的仿真与实现。将基于不同自适应波束合成算法设计的系统进行性能比较,两种BLMS改进算法相比传统算法在硬件资源上减少了70%~80%,执行时间也有所减小,从而进一步验证了理论分析和仿真结果。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
常用符号和缩略语  12-13
第一章绪论  13-18
  1.1 研究的背景和意义  13-14
  1.2 研究的历史与现状  14-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第二章导弹雷达引信上的DBF 技术  18-29
  2.1 导弹雷达引信特点  18-19
  2.2 自适应波束合成算法  19-24
  2.3 LMS 算法  24-26
  2.4 BLMS 算法  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章改进的自适应波束合成算法  29-58
  3.1 基于多相LUT 的BLMS 算法  29-42
    3.1.1 算法提出  29-39
    3.1.2 算法分析  39-42
  3.2 基于MUX 的BLMS 算法  42-50
    3.2.1 算法提出  42-44
    3.2.2 算法分析  44-50
  3.3 理论分析与仿真验证  50-57
    3.3.1 算法比较  50-54
    3.3.2 仿真验证  54-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章基于改进自适应算法的DBF 系统设计实现  58-72
  4.1 系统的整体设计与仿真建模  58-64
  4.2 系统主要模块的FPGA 实现  64-67
    4.2.1 波束合成模块的实现  64-65
    4.2.2 PXIe 监测模块的实现  65-67
  4.3 系统性能分析  67-70
  4.4 本章小结  70-72
第五章结束语  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者在学期间取得的学术成果  78

导弹雷达引信中的自适应波束合成算法改进及实现

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