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基于圆柱阵的波束形成算法研究及FPGA实现的任务书 一、研究背景及意义 随着雷达技术的不断发展,波束形成技术逐渐成为雷达技术研究的重要方向之一。波束形成技术利用多个天线阵列来接收和处理雷达波,从而实现对目标的准确探测和定位。常见的波束形成技术有相控阵和圆柱阵等。 圆柱阵是一种常用的射频传感器架构,它的结构简单、灵活性强、成本低廉,广泛应用于航空、军事、遥感、气象和通信等领域。圆柱阵的波束形成技术主要包括空时处理和自适应处理两种方法,其中自适应处理是一种广泛应用的技术,在雷达信号处理、信号识别、目标跟踪和通信系统等方面具有广泛的应用。 基于圆柱阵的波束形成算法的研究对于改善雷达信号处理精度、提高探测距离和减小误检率等方面具有重要意义。此外,通过在FPGA上进行算法的实现,可以提高算法的运行速度和效率,并且能够满足实时数据处理的要求。因此,本文主要研究基于圆柱阵的波束形成算法及其在FPGA上的实现。 二、研究内容及方法 本文主要包括以下研究内容: 1.基于圆柱阵的波束形成算法:阐述基于圆柱阵的空时处理和自适应处理算法,并分析它们的优缺点及适用范围。 2.FPGA实现方案:介绍基于圆柱阵的波束形成算法在FPGA上的实现方案,包括硬件平台的选择、算法的优化和实现方案的设计等。 3.实验结果及分析:利用CETUSRDR-4107雷达系统对基于圆柱阵的波束形成算法进行实验验证,并对实验结果进行分析和比较。 研究方法主要包括文献综述、算法分析和实验验证。通过对相关文献的综述和分析,对基于圆柱阵的波束形成算法进行深入了解,并对其进行优化和改进。同时,利用FPGA开发板进行算法的实现和实验验证,以验证算法的有效性和可靠性。 三、预期成果 本文拟达到以下预期成果: 1.系统掌握基于圆柱阵的波束形成算法的基本理论和方法,深入分析其优缺点和应用范围。 2.提出基于圆柱阵的波束形成算法在FPGA上的实现方案,实现算法的优化和快速计算。 3.利用CETUSRDR-4107雷达系统进行实验验证,验证算法的精度和效率,对实验结果进行分析和评价。 四、进度计划 本文的研究预计历时6个月,具体进度计划如下: 第1-2个月:文献综述,学习基于圆柱阵的波束形成算法及其在FPGA上的实现方法。 第3-4个月:算法分析和优化,设计在FPGA上的实现方案。 第5-6个月:利用FPGA开发板对算法进行实验验证,并对实验结果进行分析和比较。完成论文撰写工作。 五、研究经费及资源 本文所需的研究经费主要用于购买开发板、雷达传感器和其他必要的材料,预计需要10万元左右。研究资源主要包括学校实验室、CETUSRDR-4107雷达系统等。 六、论文参考文献 [1]蔡永生,吕文燕.圆柱阵声纳波束形成算法研究[J].声学技术,2019,38(3):243-246. [2]HeyschJ,PaulterNG,WhalenD,etal.Two-dimensionalandthree-dimensionalphasedarraysystemsusingcylindricalarrays[C]//ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonAcoustics,SpeechandSignalProcessing.IEEE,2013:6930-6934. [3]OrmsbyAG,PalmerRD,JohnsonMT.Fasttime-domainsimulationofcylindricalarraysonarbeams[J].TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica,2017,141(1):220-229. [4]JiaY,LiaoGR,ZhangJ,etal.Through-walltrackingofmovingpersonswithanL-shapedcylindricalarray[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation,2014,62(7):3550-3559. [5]VanceGJ,ZhuX,vanderVeenAJ.Robustadaptivebeamformingusingacousticvectorsensorswithacylindricalarray[J].TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica,2016,139(6):3024-3036.