多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法是一种经典的空间谱估计算法,其利用信号子空间和噪声子空间相互正交的特性,估计出入射信号的波达方向(direction of arrival,DOA)。文章以二维高精度DOA估计的应用需求为目标,...多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法是一种经典的空间谱估计算法,其利用信号子空间和噪声子空间相互正交的特性,估计出入射信号的波达方向(direction of arrival,DOA)。文章以二维高精度DOA估计的应用需求为目标,通过分析MUSIC算法中各个步骤的计算特点,提出了一种算法的实现方法,并在现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)上完成了各个模块硬件电路的设计验证。该方法利用矩阵元素行列序号的对称性,得到了一种计算协方差矩阵的并行化分解方案;采用阈值比较法提高特征分解速度的同时,避免了最值求解,降低了硬件复杂度;在谱峰搜索中使用分步搜索法来提高实时性,并设计了专用硬件电路计算方向向量,以节省存储资源和避免数据读取延时带来的性能损失;与传统实现方法相比,实现了高精度和高实时性的统一。实验结果表明,该方法中的硬件实现方案在100 MHz工作频率的FPGA芯片上,完成一次精度为0.1°的二维DOA估计耗时3~5ms,具有精度高、速度快、资源消耗少的优势。展开更多
In-system programmable devices are products that combined modern electronic techniques and semiconductor techniques.They are indispensable devices in designing modern circuits and systems.This paper presents two pract...In-system programmable devices are products that combined modern electronic techniques and semiconductor techniques.They are indispensable devices in designing modern circuits and systems.This paper presents two practical circuits designed with programmable devices and its design method.By introducing programmable devices into gas sensor circuits,we can further improve system reliability,stability,sensitivity and integration degree,and enhance flexibility of system design.展开更多
传统波达方向估计采用MUSIC算法进行估计时,当出现信号相关、低信噪比以及角度相近时,效果较差。在此基础上文中采用一种改进的MUSIC算法来实现对波达方向的可靠辨识。由于改进的MUSIC算法计算量较大,因此利用FPGA芯片以及硬件系统的SOP...传统波达方向估计采用MUSIC算法进行估计时,当出现信号相关、低信噪比以及角度相近时,效果较差。在此基础上文中采用一种改进的MUSIC算法来实现对波达方向的可靠辨识。由于改进的MUSIC算法计算量较大,因此利用FPGA芯片以及硬件系统的SOPC(System On the Programmable Chip,可编程片上系统)技术,结合嵌入式软核与硬件加速的方法,设计并实现了阵列信息的高速处理与并行计算。展开更多
文摘多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法是一种经典的空间谱估计算法,其利用信号子空间和噪声子空间相互正交的特性,估计出入射信号的波达方向(direction of arrival,DOA)。文章以二维高精度DOA估计的应用需求为目标,通过分析MUSIC算法中各个步骤的计算特点,提出了一种算法的实现方法,并在现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)上完成了各个模块硬件电路的设计验证。该方法利用矩阵元素行列序号的对称性,得到了一种计算协方差矩阵的并行化分解方案;采用阈值比较法提高特征分解速度的同时,避免了最值求解,降低了硬件复杂度;在谱峰搜索中使用分步搜索法来提高实时性,并设计了专用硬件电路计算方向向量,以节省存储资源和避免数据读取延时带来的性能损失;与传统实现方法相比,实现了高精度和高实时性的统一。实验结果表明,该方法中的硬件实现方案在100 MHz工作频率的FPGA芯片上,完成一次精度为0.1°的二维DOA估计耗时3~5ms,具有精度高、速度快、资源消耗少的优势。
文摘In-system programmable devices are products that combined modern electronic techniques and semiconductor techniques.They are indispensable devices in designing modern circuits and systems.This paper presents two practical circuits designed with programmable devices and its design method.By introducing programmable devices into gas sensor circuits,we can further improve system reliability,stability,sensitivity and integration degree,and enhance flexibility of system design.
文摘传统波达方向估计采用MUSIC算法进行估计时,当出现信号相关、低信噪比以及角度相近时,效果较差。在此基础上文中采用一种改进的MUSIC算法来实现对波达方向的可靠辨识。由于改进的MUSIC算法计算量较大,因此利用FPGA芯片以及硬件系统的SOPC(System On the Programmable Chip,可编程片上系统)技术,结合嵌入式软核与硬件加速的方法,设计并实现了阵列信息的高速处理与并行计算。
