三維聲納系統(tǒng)分級(jí)波束形成FPGA設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代海洋開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，水下聲納探測(cè)系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用前景。三維聲納系統(tǒng)利用換能器陣列接收回波信號(hào)，產(chǎn)生空間多個(gè)方向的波束結(jié)果，以此獲取探測(cè)目標(biāo)的三維實(shí)時(shí)圖像。高精度三維聲納系統(tǒng)面臨波束形成算法計(jì)算量龐大，硬件電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等難題，亟待工程實(shí)現(xiàn)中加以解決。
　　本文研究采用分布式結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)，包括高性能Virtex-6系列FPGA和Spartan-6系列FPGA陣列，開(kāi)發(fā)了FPGA陣列實(shí)現(xiàn)分級(jí)波束形成算

2、法，具有重大的工程應(yīng)用價(jià)值。將規(guī)模為48×48二維換能器面陣分解為6×6的一級(jí)子陣與8×8的二級(jí)子陣，采用分級(jí)波束形成算法，相比直接波束形成算法計(jì)算規(guī)模和參數(shù)存儲(chǔ)需求減少了90％，可以滿足三維聲納系統(tǒng)的高分辨率指標(biāo)和實(shí)時(shí)性需求。12塊子信號(hào)處理板的24片Spartan-6實(shí)現(xiàn)2，304路數(shù)據(jù)采集、DFT變換，并行完成一級(jí)子陣波束形成，主控制板的Virtex-6完成二級(jí)子陣波束形成。FPGA數(shù)據(jù)處理采用流水線結(jié)構(gòu)，最終形成空間128×12