基于CORDIC的成像声呐加权系数实时生成方法研究

刘 雪，夏伟杰，凡志邈

(南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京 210016)

0 引 言

成像声呐在海洋资源开发和海洋防卫等方面有着重要的意义。因其具有作用距离远、能够直观显示观测区域状况和识别目标等特点，被广泛地应用于军事、经济领域。在成像声呐系统[1-3]的设计过程中，为了实现对目标更为细腻的刻画，系统的角度分辨率和距离分辨率指标往往都很高。成像声呐的接收阵列结构对系统性能影响巨大，且接收阵列结构决定着声呐信号处理算法的选择。线阵作为一种经典的阵列结构，在水声设备等相关领域有着广泛的应用和研究[4-5]。传统成像声呐多采用预存固定加权系数的方法进行波束形成[6-8]，虽然运算复杂度小，但需要预存大量的系数；在线列阵宽带多波束形成技术中，存储一个声速下的固定加权系数，便已占用了44%随机存储器(Random Access Memory,RAM)资源。可见预存储方法对系统存储能力的要求非常苛刻，亟需引入实时生成的方法来解决该问题。目前已有学者将CORDIC算法引入成像声呐波束形成算法中。杨长根等[9]采用CORDIC算法实现扇形变换和复数求模运算，陈朋等[10]在三维声呐频域波束形成算法中利用 CORDIC直接实现复数的相位旋转功能，马超[11]设计了一种基于CORDIC的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)处理器，用于声呐波束形成。此外，在其他工程应用的FPGA实现中也引入了CORDIC，王韬等[12]在移动通信的梯度跟踪算法现场可编程门阵列(Field Programmalble Gate Array, FPGA)实现方案中，引入CORDIC算法实现三角函数的计算。……