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1、碩士學位論文經(jīng)典DOA算法的FPGA實現(xiàn)IMPLEMENTATIONOFCLASSICALDOAALGORITHMBASEDONFPGA劉濤哈爾濱工業(yè)大學2016年7月國內(nèi)圖書分類號：TN911.7學校代碼：10213國際圖書分類號：621.39密級：公開工學碩士學位論文經(jīng)典DOA算法的FPGA實現(xiàn)碩士研究生：劉濤導師：李維副教授申請學位：工學碩士學科：信息與通信工程所在單位：電子與信息工程學院答辯日期：2016年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TN911.7U.D.C:621.39Dissertati
2、onfortheMasterDegreeinEngineeringIMPLEMENTATIONOFCLASSICALDOAALGORITHMBASEDONFPGACandidate：LiuTaoSupervisor：AssociateProf.LiWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefe
3、nce：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要DOA（DirectionOfArrival）是利用陣列實現(xiàn)對目標方位角估計的方法。在雷達和聲納信號處理中具有廣泛的應用，尤其是軍事領域。陣列信號處理的算法的硬件實現(xiàn)多采用DSP（DigitalSignalProcessing）進行。隨著我國陣列信號處理技術的發(fā)展，對技術保密性的要求越來越高。簡易的利用DSP對DOA進行硬件實現(xiàn)的方法不足以滿足我們對目標方位估計算
4、法保密性的要求。這迫使我們需要針對硬件中門電路直接進行操作以實現(xiàn)方位估計。FPGA（FieldProgrammableGateArray）由于具備可根據(jù)設計者的需求和主觀意愿自由定制邏輯電路的優(yōu)點，能夠直接對底層進行操作，成為很多科研機構(gòu)和學者們用來實現(xiàn)算法自主研發(fā)的工具。DOA估計中的經(jīng)典算法MUSIC（MultipleSignalClassification）算法，其本質(zhì)是將接收數(shù)據(jù)矩陣的信號空間和噪聲空間進行分離。而信號空間和噪聲空間進行分離的數(shù)學關鍵是矩陣的特征值分解和奇異值分解。這也是利用FPGA開發(fā)陣列信號處理的方法的關鍵
5、。這種運算包含了大量的非線性運算，利用FPGA設計難度比較大，運算程度比較復雜。因此掌握利用FPGA實現(xiàn)基本陣列運算技術具有十分重要的實用價值和現(xiàn)實意義?；谏鲜鲂枨?，本文細致研究了利用FPGA實現(xiàn)矩陣特征值分解以及奇異值分解的方法和流程。本文采用Jacobi算法，充分利用了CORDIC（CoordinateRotationDigitalComputer）算法實現(xiàn)兩種計算模式，即矢量模式和旋轉(zhuǎn)模式來完成Jacobi算法的非線性運算，分別完成了反正切和坐標旋轉(zhuǎn)運算，進而通過對寄存器加法和移位實現(xiàn)特征值分解。為了進一步應用到DOA估計中，
6、本文進一步將該矩陣分解方法推廣到非方陣層面。首先將矩陣的元素保存到ROM中，然后通過選擇器將矩陣中任意兩行的對應元素分別提取出來并保存到RAM中，最后通過單邊雅克比旋轉(zhuǎn)（Hestenes-Jacobi）更新矩陣中的元素，直到任意兩行的內(nèi)積接近于零，就可以將每一行的平方和通過平方根運算轉(zhuǎn)換成奇異值。通過Modelsim仿真和FPGA實驗驗證該矩陣分解方法的有效性。在此基礎上，完成DOA基本方法的最終實現(xiàn)，通過得到FPGA返回數(shù)據(jù)，利用ΜATLAB對輸出結(jié)果繪圖顯示，進而對該實現(xiàn)方法進行性能分析，通過實驗驗證了該FPGA實現(xiàn)的有效性。-I
7、--哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文關鍵詞：波達方向估計；奇異值分解；現(xiàn)場可編程門陣列-II--哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractDOA(DirectionOfArrival)isamethodtoestimatetheazimuthofthetargetbyusingthearray.Ithasawiderangeofapplicationsinradarandsonarsignalprocessing,especiallyinthemilitaryfield.Forthearraysignalprocessingalgo
8、rithm,itshardwareimplementationusuallyisadoptedbyDSP(DigitalSignalProcessing).Withthedevelopmentofarraysignalp
