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多天线测控系统数字盲波束跟踪算法研究及硬件实现

作　者: 张中仅
导　师: 唐斌
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 数字波束形成移动目标跟踪硬件实现
分类号: TN827.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

数字波束形成作为未来测控系统接收天线技术的一个重要发展趋势,是阵列天线与数字信号处理技术发展相结合的产物。测控系统采用数字波束形成能使天线增益与覆盖范围之间的矛盾得到有效解决。论文结合测控系统,针对移动目标的数字波束跟踪算法及其硬件实现进行了研究。论文的主要研究内容如下:1、分析了由于飞行载体的抖动对接收信号模型和阵列接收的影响,介绍了三种经典的波束跟踪算法。建立了仿真模型并通过MATLAB仿真分析了几种算法在存在抖动的情况下的跟踪性能。由仿真结果可以看到当弹体的抖动角度在一定范围波动时,三种算法均能较快的完成跟踪运算进行对目标的跟踪,但跟踪误差较大。2、简要介绍了数字波束形成器一路接收的信号流程,并结合系统介绍了目前广泛应用的多处理器并行处理技术,对硬件系统整体进行了设计,包括总体结构设计、芯片的选型、各芯片间的通信方式、电路板的结构以及制作,完成了电路板的基本检测和调试。3、将阵列通道误差校正和波束跟踪算法在硬件系统中完成了高效实现,从算法实现的结果可以看出,三种算法均能快速地跟踪到目标,与理论仿真结果基本相符,验证了算法的有效性。在实际应用中,可根据干扰环境、误差和跟踪时间等具体要求选择合适的算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 论文的研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 数字信号处理器的国内外发展动态  10-11
  1.4 本文内容介绍和章节安排  11-12
第二章波束跟踪及飞行载体抖动研究  12-32
  2.1 接收信号模型  12-14
  2.2 阵列接收分析  14-20
    2.2.1 XOZ 平面的抖动  15-18
    2.2.2 YOZ 平面的抖动  18-20
  2.3 经典波束跟踪算法  20-24
    2.3.1 CMA 跟踪算法  20-21
    2.3.2 梯度跟踪算法  21-23
    2.3.3 最小均方误差(LMS)算法  23-24
  2.4 跟踪算法仿真  24-30
    2.4.1 XOZ 平面抖动仿真  24-29
    2.4.2 YOZ 平面抖动仿真  29-30
  2.5 阵列误差校正  30-31
  2.6 小结  31-32
第三章硬件系统设计与调试  32-42
  3.1 数字波束形成器  32-33
  3.2 并行处理设计思想  33-36
  3.3 系统各模块设计  36-38
  3.4 硬件系统总体框图  38-40
  3.5 硬件系统的检测  40-41
  3.6 小结  41-42
第四章波束跟踪算法硬件实现及系统联调  42-62
  4.1 硬件系统工作流程  42-43
  4.2 FPGA 和DSP 间数据传输  43-45
  4.3 DSP 算法流程  45-47
  4.4 阵列误差校正硬件实现  47-50
    4.4.1 阵列误差校正高效实现方法  47-49
    4.4.2 阵列误差校正实现结果  49-50
  4.5 CMA 算法硬件实现  50-54
    4.5.1 CMA 算法高效实现方法  50-52
    4.5.2 CMA 算法实现结果  52-54
  4.6 梯度算法硬件实现  54-59
    4.6.1 梯度算法高效实现方法  54-56
    4.6.2 梯度算法实现结果  56-59
  4.7 LMS 算法硬件实现  59-61
  4.8 小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 本文总结  62
  5.2 未来展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻硕期间取得的研究成果  67-68

多天线测控系统数字盲波束跟踪算法研究及硬件实现

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