基于TS201的自适应波束形成算法实现

论文摘要

波束形成技术是阵列信号处理系统的一个核心部分，其根本意义在于要在特定的方向形成一个波束图案，对基阵预采样的信号进行空域滤波，增强来自某一方位的信号，对干扰进行抑制，同时判断目标的方位。所以，波束形成技术的研究在声纳、雷达、通信等系统中显得非常重要。本文主要针对均匀直线阵自适应波束形成算法进行深入的研究，首先概述了自适应信号处理的研究背景、发展和现状；对波束形成的原理和方法进行比较详细的推导和论述。其次，论文重点对均匀直线阵的波束形成作了详细的分析，推导出阵列的波束图函数，并且运用Matlab软件进行了仿真。然后对自适应波束形成准则和自适应算法进行了推导，分析了几种自适应波束形成算法。最后，论文介绍了基于TS201的导向最小方差（STMV）波束形成的实现方法。系统的整体结构采用了并行处理架构，对应用的硬件作了一定的描述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 自适应滤波器
• 1.2.1 自适应滤波器的发展
• 1.2.2 自适应滤波器的原理
• 1.2.3 自适应滤波器的结构
• 1.3 自适应信号处理的进展
• 1.4 高速数据处理系统的发展与现状
• 1.5 本论文的主要研究工作
• 第2章 均匀直线阵波束形成
• 2.1 引言
• 2.2 阵列及其研究
• 2.2.1 阵列的基本原理
• 2.2.2 信号表示
• 2.2.3 阵列信号模型
• 2.2.4 基阵的指向性和指向性函数
• 2.2.5 基阵流形的分类
• 2.3 均匀直线阵波束形成
• 2.3.1 均匀直线阵数学模型
• 2.3.2 均匀直线阵波束形成原理
• 2.3.3 均匀直线阵波束形成与阵列的关系
• 2.4 均匀直线阵波束形成方法
• 2.4.1 波束形成的分类
• 2.4.2 常规波束形成
• 2.4.3 自适应波束形成
• 2.5 本章小结
• 第3章 自适应波束形成分析
• 3.1 自适应波束形成准则
• 3.1.1 最大输出信干噪比（MSINR）准则
• 3.1.2 最小均方误差（MMSE）准则
• 3.1.3 极大似然比（ML）准则
• 3.2 自适应算法
• 3.2.1 最小均方（LMS）算法
• 3.2.2 递推最小二乘（RLS）算法
• 3.2.3 样本矩阵求逆（SMI）算法
• 3.3 DOA 估计
• 3.3.1 常规波束形成法
• 3.3.2 Capon 最小方差法
• 3.3.3 MUSIC 算法
• 3.3.4 STMV 算法
• 3.4 试验数据分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于 TS201 实现 STMV 波束形成
• 4.1 引言
• 4.2 TS201 处理器简介
• 4.3 系统硬件结构设计
• 4.3.1 系统逻辑设计
• 4.3.2 链路口互联设计
• 4.4 STMV 波束形成的实现
• 4.4.1 信号处理软件设计
• 4.4.2 显控软件设计
• 4.4.3 输出结果分析
• 4.5 软件设计总结
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢