论文部分内容阅读
在电子侦察领域需要对目标进行DOA(Direction of Arrival)估计以实现定位,在民用通信领域,DOA估计技术被用于获取移动用户的方位信息以形成定向波束。基于子空间(特征)分解的DOA估计算法精度高,可以实现多信号源高分辨测向。MUSIC算法作为子空间分解类算法的开端,它的高速并行实现不仅是此类算法实现的基础,也是实现宽带阵列测向的前提。但是由于算法的复杂性,至今难以实现实时处理。因此,对MUSIC算法的各模块进行仔细研究,在4片TS201S上实现高速并行测向很有必要。本文主要内容如下:(1)对自相关模块进行研究,结合Hermite阵的特性,采用数据拆分的方法,利用中断控制Linkport口同步传输,实现自相关矩阵并行计算。通过硬件仿真表明,此并行算法可以有效加快自相关矩阵的计算速度。(2)对MUSIC算法的难点模块——EVD(Eigenvalue Decomposition)进行分析,针对传统EVD算法大多无法实现复Hermite阵直接特征分解的不足,利用改进的旋转变换矩阵重新推导双边Jacobi法、单边Jacobi法及QR法,使它们适用于复Hermite阵。通过仿真分析说明,不同信噪比下,这三种算法与实对称矩阵特征分解算法的分解精度相当,满足高精度测向需求。利用门限控制及计算优化对双边Jacobi进行改进,以加快特征分解速度。通过与不同串/并算法进行对比分析,说明改进的双边Jacobi法在DSP上实现具有明显的运算优势。(3)对子空间迭代算法进行研究,在单片DSP上实现PCA信号子空间估计算法,并与MUSIC特征分解法进行对比分析,实验证明,当阵元个数较多时,PCA子空间估计法快于MUSIC特征分解法,对内存资源的占用明显少于MUSIC特征分解法。在4片DSP上实现基于PCA子空间估计的并行测向算法。(4)对快速极值求解方法进行分析,采用变步进谱峰搜索的方法加快单片DSP谱峰搜索,提出对小步进搜索范围限制,避免重复搜索。仿真表明,改进的变步进搜索法与传统搜索法搜索精度相当。当搜索点数大于1000点时,变步进谱峰搜索法明显优于传统谱峰搜索法。通过搜索范围划分,多片极值比较,中断程序控制,在4片DSP上实现谱峰搜索并行计算,并对算法性能进行测试。(5)对比分析宽带阵列测向的几种算法,研究不需要DOA预估的Auto-focus聚焦算法,并对其进行仿真分析,发现此算法的性能受制于参考频点的选取。因此,本文提出了改进的Auto-focus算法,通过对比仿真,证明改进的Auto-focus算法可以折中由于参考频点选取不当造成的DOA估计误差。基于窄带测向算法实现的分析,于文末完成改进的Auto-focus并行算法设计。