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点目标检测的自适应波束形成算法与TMS320C6201植入优化研究

作　者: 王华斌
导　师: 姚萌
学　校: 华东师范大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 时-空自适应波束形成算法微波近场成像 RLS算法 DSP
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

用于辅助诊断乳腺癌的超短脉冲(微波)近场成像方法(MicrowaveNear-Field Imaging)的主要原理是：采用超短脉冲对介质层的穿透性能甄别人体的乳腺癌组织和正常组织之间的电气特性不同(相当宽的频率范围内乳腺癌组织与正常组织的介电常数和导电系数差异值可达10倍)，对早期乳腺癌组织进行成像。由于检测微波场形成波束较宽，要检测早期乳腺癌组织(1cm)，必须对辐射场波束进行有效地控制和处理。在波束形成场处理中，自适应波束形成技术是关键技术之一，运用波束形成技术产生空间定向波束使天线主波束配准检测目标，以提高检测的灵敏度和精确度。本文以科技攻关基础重点项目“乳腺癌超短脉冲(微波)近场成像方法和早期乳腺癌诊断方法研究(03JC14026)”为背景，结合乳腺癌微波近场成像实际检测环境，提出以相位补偿算法和RLS(递归最小二乘)算法相结合(相位补偿算法用于信号空域处理，RLS算法用于信号时域处理)的时—空自适应波束形成算法，对接收天线阵来的脉冲信号进行实时处理。对算法的理论可行性分析和MATLAB模拟，表明时—空自适应波束形成算法在抑制随机噪声信号和皮肤表面反射干扰信号上有很大的效能。为实现信号处理的实时性，运用TI公司的DSPs芯片TMS320C6201和DSPs的并行处理和流水线特点对算法模型以及算法最终实现代码进行优化、评估，提出基于时—空自适应波束形成算法模型的硬件系统实现构架。本文研究结果可推广到医学成像领域，也可以作为移动通信中智能天线信号处理方式的一种参考。

全文目录

第一章引言  9-12
  1.1 选题的背景及重要意义  9
  1.2 国内外研究动态及评价  9-10
  1.3 研究框架及主要内容  10-12
第二章算法的理论基础  12-30
  2.1 自适应波束形成算法理论  12-19
    2.1.1 智能天线的信号模型  12-14
    2.1.2 智能天线的自适应波束形成算法简述  14-19
      2.1.2.1 算法描述  16-18
      2.1.2.2 算法性能分析及选择  18-19
  2.2 算法的理论可行性分析  19-29
    2.2.1 时域最小二乘算法  19-22
    2.2.2 递推最小二乘(RLS)算法  22-25
    2.2.3 RLS算法的收敛性  25-29
      2.2.3.1 系统模型  25-26
      2.2.3.2 LS估计的平均值  26
      2.2.3.3 加权矢量误差的相关矩阵  26-27
      2.2.3.4 RLS算法的学习曲线  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章算法的MATLAB模拟  30-38
  3.1 时-空波束形成系统模拟模型  30-31
  3.2 空域相位补偿模拟过程及结果分析  31-35
    3.2.1 模拟模型  31-33
    3.2.2 MATLAB模拟结果及分析  33-35
  3.3 时域RLS算法模拟过程及结果分析  35-37
    3.3.1 算法模型  35-36
    3.3.2 算法的数据处理流程  36
    3.3.3 算法的模拟结果及分析  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章算法评估及算法原代码DSP植入优化  38-47
  4.1 模拟与仿真  38-39
  4.2 TMS320C6201EVM平台  39-40
    4.2.1 TMS320C6201  39
    4.2.2 EVM板  39-40
  4.3 空-时自适应波束形成算法的流程  40-41
    4.3.1 空域相位补偿算法流程  40-41
    4.3.2 时域RLS算法流程  41
  4.4 算法优化策略及其评估结果  41-46
    4.4.1 算法优化策略  41-43
      4.4.1.1 数据类型  41-42
      4.4.1.2 算法代码编译器优化选项  42
      4.4.1.3 剖析算法C代码性能  42-43
      4.4.1.4 存储器相关性考虑  43
      4.4.1.5 循环展开  43
      4.4.1.6 线性汇编  43
    4.4.2 空域相位补偿算法优化分析及其评估结果  43-46
    4.4.3 时域RLS算法优化分析及其评估结果  46
  4.5 本章小结  46-47
第五章算法的应用系统构建  47-50
  5.1 系统数据处理流程模型  47-48
  5.2 系统硬件结构构建  48
  5.3 系统部分电路原理图  48-49
  5.4 硬件调试原则  49
  5.5 本章小结  49-50
第六章论文总结  50-52
参考文献  52-54
附录A  54
附录B  54-55
附录C  55-59
致谢  59

点目标检测的自适应波束形成算法与TMS320C6201植入优化研究

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