發(fā)布時(shí)間：2021-10-13 08:10

　　寬帶波束處理技術(shù)具有高增益、強(qiáng)抗干擾及高空間分辨能力等優(yōu)點(diǎn),是水聲信號(hào)處理的重要手段。但是寬帶處理尤其是時(shí)域處理計(jì)算復(fù)雜度較高,在傳統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)波束處理系統(tǒng)有較大的困難。因此有必要開展適合于寬帶波束處理的高性能處理技術(shù)研究,以便為未來寬帶波束處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性意見。本論文在寬帶無失真波束處理的基礎(chǔ)上,圍繞陣列寬帶波束處理的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)問題,研究基于GPU高性能并行處理架構(gòu),改進(jìn)現(xiàn)有寬帶波束形成算法,從而解決寬帶波束形成面對(duì)的實(shí)時(shí)處理問題。論文主要工作如下:首先,為了獲取無失真接收信號(hào),分析研究了DFT波束形成器、分?jǐn)?shù)時(shí)延波束形成器和恒束寬波束形成器。針對(duì)頻域?qū)崿F(xiàn)縫合不流暢的問題,給出重疊分段的解決方法,并對(duì)其改善情況進(jìn)行分析。時(shí)域?qū)崿F(xiàn)的核心是分?jǐn)?shù)時(shí)延濾波器的設(shè)計(jì)問題,給出兩種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)于更一般的FIR濾波器設(shè)計(jì),給出二階錐規(guī)劃設(shè)計(jì)方法,并對(duì)幾種方法的設(shè)計(jì)誤差和性能進(jìn)行仿真分析和比對(duì)。針對(duì)方位偏差數(shù)據(jù)波束輸出波形失真問題,給出基于分布設(shè)計(jì)思想的恒束寬波束形成器設(shè)計(jì)方法,仿真分析各步驟的設(shè)計(jì)誤差和性能。其次,根據(jù)CUDA異構(gòu)編程模型,研究了基于GPU的寬帶波束形成器優(yōu)化設(shè)計(jì)方... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

DFT寬帶波束形成器結(jié)構(gòu)框圖

[28]。假設(shè)對(duì)應(yīng)第 m 號(hào)陣元第 l 段接收數(shù)據(jù)的加權(quán)值下所示：[ ]1 1 1 1( ) ( 1) ( )M L M Lml m ml mm l m ly i h x i l h x i= = = == = 器組為對(duì)應(yīng)波束輸出角度的分?jǐn)?shù)時(shí)延補(bǔ)償?shù)?FIR 數(shù)確時(shí)延補(bǔ)償，此時(shí)系統(tǒng)為寬帶時(shí)域常規(guī)波束形成處FIR 濾波器的精度[18]。處理的輸入數(shù)據(jù)塊大小與 FIR 波束處理中濾波器長 FIR 濾波器沖激響應(yīng)函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即某陣元在元通過的 FIR 濾波器在該頻點(diǎn)的頻率響應(yīng)，根據(jù)這波束形成器設(shè)計(jì)方法的處理框圖如下：

圖 2.3 調(diào)頻信號(hào)波形和頻譜用常規(guī)波束形成加權(quán)向量進(jìn)行 DFT 寬帶波束形成，波束方向指向10 。將疊均分成兩段進(jìn)行處理，先對(duì)各段數(shù)據(jù)進(jìn)行 FFT 變換到頻域，再取出需要帶數(shù)據(jù)，對(duì)各段頻域窄帶數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)波束形成。得到的兩段波束輸出頻圖所示，對(duì)各段頻域輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行 IFFT 得到時(shí)域輸出波形，由于只對(duì)通行計(jì)算，未進(jìn)行波束輸出的子帶置 0，拼接后的時(shí)域輸出信號(hào)如圖所示：圖 2.4 無重疊分段輸出波形和各段信號(hào)頻譜輸入數(shù)據(jù)按50%重疊分段進(jìn)行處理，各段頻域輸出如圖所示，對(duì)各段時(shí)域重疊率拼接各段輸出數(shù)據(jù)，得到的時(shí)域輸出如圖所示

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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