多子阵MSB-MUSIC算法：高分辨海底探测的FPGA-DSP阵列实现

本文主要探讨了"多子阵高分辨海底地形探测算法及其FPGA和DSP阵列实现"这一主题，由李海森、么彬等人在哈尔滨工程大学水声技术国防科技重点实验室完成。他们针对多波束测深系统中对高精度海底地形探测的需求，提出了MSB-MUSIC算法，该算法结合了多子阵波束域算法的稳定性与MUSIC算法的高分辨率优势，旨在解决高分辨探测中的挑战。 传统多波束测深系统通过扩大基阵孔径和增加阵元数来提升分辨率，但这会增加系统的复杂性和成本。为了克服这一局限，研究者们转向采用信号处理方法如MUSIC算法，这些方法可以突破孔径限制，实现小孔径基阵下的高分辨DOA估计。然而，高分辨率算法的运算量往往较大，这对实时性提出了挑战。 为此，文中设计了一种并行处理系统，由6片DSP（数字信号处理器）和两片FPGA（现场可编程门阵列）组成，通过合理分配计算任务和优化算法实现，以实现实时处理。这种方法的优势在于能有效平衡处理能力和成本，使得在实际应用中，例如在20米水深条件下，能有效地探测到直径为40cm的钢球，展示了MSB-MUSIC算法在复杂海底环境中的高效性能。 文章的关键点包括高分辨海底地形探测技术的发展趋势，以及FPGA和DSP阵列在信号处理和实时计算中的作用。此外，还提到了中图分类号TN911.71，强调了这项工作的理论基础和实际应用价值。这篇文章不仅提出了创新的算法，还提供了实际硬件平台的设计和性能验证，对于推动多波束测深系统的技术进步具有重要意义。