圆阵声纳自适应波束形成原理

波束形成模块是声纳信号处理系统中的核心部分，其作用为在空域上加强来自某一方向的信号，抑制干扰，同时探测目标的方位。因此，波束形成模块的研究在水下探测器、水下武器引信等声纳系统中显得尤为重要。本文基于阵列波束形成的原理对圆阵自适应波束形成展开了比较深入的研究。 首先，本文概述了声纳波束形成的研究背景和研究现状。基于本课题所研究的主动声纳模型，分析了主动声纳信号，提出应用复基带信号进行波束形成的方案；对接收波束形成的原理和方法进行了比较详细的推导和论述。 其次，本文重点对均匀圆形阵列流形的波束形成作了详细分析和波束图函数推导，并且应用MATLAB软件进行了仿真分析。然后对LMS自适应算法进行了介绍，由对LMS算法的分析推导了DLMS算法，并对LMS算法和DLMS算法进行了分析，并将DLMS算法应用于均匀圆阵波束形成。仿真结果表明，基于FIR滤波架构的DLMS算法以牺牲部分收敛速度为代价，可获得高速并行处理能力。DLMS自适应波束形成方法能使目标方向信号加强，同时将干扰信号零陷。 最后，本文介绍了基于FPGA的并行度为2的8阵元DLMS自适应波束形成设计思路以及实现方法。系统的整体结构采用了并行处理架构，而在单个支路采用了流水线技术。并应用硬件描述(VHDL)语言在QuartusⅡ4.0环境下设计了各软件模块和功能仿真。