前视声纳中多波束形成算法的FPGA实现

摘要：

在阵元数量和波束数量较多的情况下,多波束形成算法对FPGA的计算资源以及数据传输能力要求极高.文中使用Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA对96通道、256波束的二维前视声纳中正交多波束形成算法进行研究.针对正交多波束形成算法资源消耗过大的问题,整体算法采用12个子模块并行逐级求和的方法实现,该方法可对算法结构进行显著优化,每个子模块结构包括数字正交混频、低通滤波抽取和多波束形成三个部分.子模块工作的最高频率为128 MHz,故提出通过8通道复用的方法实现数字正交混频和滤波抽取,通过乒乓存储操作以及2048倍复用复数乘法器实现多波束形成;再将三个算法子单元串行处理,实现数据不间断输出,从而解决传统全并行多波束形成算法导致FPGA资源消耗严重以及不足的问题.最后,通过Matlab仿真和标准信号源测试验证所提方案的可行性.

关键词：前视声纳、多波束形成算法、FPGA、数字正交混频、低通滤波抽取、多波束形成模块、信号源测试

所属期刊栏目：46

分类号：TN929.3-34

资助基金：国家自然科学基金;陕西省教育厅科学研究计划项目;陕西省教育厅科学研究计划项目

在线出版日期：2023-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：15-21