檢測微弱脈沖信號的自動匹配相關(guān)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測微弱脈沖信號的自動匹配相關(guān)處理方法，主要適用于被動超視距偵測(偵察、電子戰(zhàn)等)領(lǐng)域中的微弱信號檢測。處理流程是：首先對接收機輸出的噪聲加目標(biāo)輻射信號進行統(tǒng)計得出信號電平均值，根據(jù)給定虛警率的要求，自動確定門限和噪聲信號電平均值的關(guān)系；然后對信號求模后的結(jié)果進行脈內(nèi)相關(guān)卷積處理，將結(jié)果與相應(yīng)的門限電平進行比較，得出檢測結(jié)果；最后利用表決法進行虛假檢測結(jié)果剔除。本發(fā)明不僅利用了抑制噪聲信號、防止虛假信號檢測，而且提高了信號檢測和參數(shù)提取性能，在電子偵察、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】檢測微弱脈沖信號的自動匹配相關(guān)處理方法
一【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子戰(zhàn)、偵察領(lǐng)域復(fù)雜密集電磁環(huán)境中的自動信號檢測技術(shù)，采用自動匹配相關(guān)處理的微弱目標(biāo)信號檢測技術(shù)實現(xiàn)高性能的被動偵測系統(tǒng)信號檢測。
二【背景技術(shù)】
[0002]在被動偵測系統(tǒng)的目標(biāo)信號檢測和參數(shù)估計中，首先要對接收到的目標(biāo)信號進行檢測和去噪處理，然后才能進行后續(xù)的信號處理和數(shù)據(jù)處理。檢測方法的選擇非常重要，它將直接影響到接收機的靈敏度及后續(xù)的處理結(jié)果。
[0003]在被動偵測系統(tǒng)接收機中，輸出信號可能是有用的目標(biāo)信號，也可能是噪聲和各類干擾信號，由于輸入信號不可預(yù)知，所以也就不可能設(shè)計一種帶有匹配濾波功能的檢測器來獲得最優(yōu)靈敏度。通常設(shè)計檢測器與預(yù)期的最短脈沖相匹配，而設(shè)計一種具有可變靈敏度的檢測器(對較長的輸入脈沖，具有更高的靈敏度)是有必要的。
[0004]在數(shù)字化的被動偵測接收機中，輸出信號和門限電平都被數(shù)字化了，理論上可以針對每個數(shù)據(jù)點的數(shù)值自動建立門限，每一個數(shù)據(jù)點都可以與門限比較來進行快速信號檢測，單位時間內(nèi)的檢測次數(shù)依賴于對信號的采樣速率。但是對N個信號采樣數(shù)據(jù)一起進行處理可以提高檢測的準(zhǔn)確性和處理速度。對于數(shù)字化的被動偵測信號的自動門限信號檢測過程，既可以在時域也可以在頻域進行。一起處理的數(shù)據(jù)點數(shù)較多時，在時域中的自動門限檢測處理相對比較容易實現(xiàn)，所以本發(fā)明選擇了時域處理算法。
三
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于自動匹配相關(guān)處理的微弱目標(biāo)信號檢測方法，其具體由時域自動門限檢測和基于表決法的虛假抑制技術(shù)實現(xiàn)。
[0006]采用時域自動門限檢測方法，能以較大的概率檢測到信號，并能較精確地檢測出信號的起止時刻，并截獲這段數(shù)據(jù)供后續(xù)處理。
[0007]采用表決檢測法在統(tǒng)計意義上抑制虛假檢測結(jié)果，提高檢測性能。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:將時域自動門限檢測方法與有利于抑制虛假檢測的表決檢測法相結(jié)合，以顯著改善接收機對快速起伏信號的檢測性能。
[0009]首先對接收機噪聲干擾信號進行統(tǒng)計得出動態(tài)的“基底”信號均值，根據(jù)給定虛警率的要求，確定門限和“基底”信號均值的關(guān)系。對求模后的信號進行批量滑動檢測處理，通過與相應(yīng)的門限比較得出信號檢測序列；然后利用表決法對輸出的信號序列進行二次檢測處理。
[0010]本發(fā)明在產(chǎn)生自適應(yīng)門限信號時，必須對噪聲和干擾信號進行統(tǒng)計，為了在沒有信號、只有噪聲和干擾的時間段進行基底信號均值計算，需要自動對偵收的有用目標(biāo)輻射信號進行判斷和濾除。
[0011]本發(fā)明在自適應(yīng)門限信號檢測基礎(chǔ)上，與表決檢測相結(jié)合，采用多級融合檢測方法，能實時針對不同電磁環(huán)境下的信號檢測?；诒頉Q法的檢測，采用N/M原則，能有效的去除檢測中可能存在的虛假。
[0012]本發(fā)明在基于FPGA的硬件平臺上，采用VHDL語言編程，實時實現(xiàn)了該檢測算法并應(yīng)用于工程實際。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:采用基于自適應(yīng)門限與表決法相融合的自動匹配相關(guān)處理微弱目標(biāo)信號檢測技術(shù)，能有效地提取出復(fù)雜噪聲環(huán)境下的有用信息，為后續(xù)的被動參數(shù)計算奠定了良好的基礎(chǔ)。且其工程實現(xiàn)簡單，在基于FPGA的硬件平臺上可以實現(xiàn)實時處理。該方法具有實時性好、檢測概率高的特點，它的提出及工程實現(xiàn)在偵察、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域具有很高的推廣應(yīng)用價值。
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
四【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的微弱目標(biāo)信號檢測自動匹配相關(guān)處理方法流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的自動匹配相關(guān)處理微弱目標(biāo)信號檢測VHDL程序流程圖。
五【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明基于自適應(yīng)門限產(chǎn)生和表決法的自動匹配相關(guān)處理微弱信號檢測技術(shù)及實現(xiàn)方法具體實施步驟為，參見附圖1:
[0018]①對信號進行分路濾波，提取“基底”信號；
[0019]②統(tǒng)計基底信號均值，根據(jù)虛警率要求，自動產(chǎn)生檢測門限值；
[0020]③根據(jù)信號IQ求模結(jié)果，對64點信號進行批量門限比較，得到檢測數(shù)字結(jié)果；
[0021]④采用N/M表決法進行“虛假”信號判決，實現(xiàn)信號二次檢測輸出。
[0022]當(dāng)采用統(tǒng)計方法進行“基底”信號分析時，如果有信號疊加在噪聲和干擾基底上，統(tǒng)計特性會發(fā)生變異，因此需要先濾除信號，再找出沒有信號、只有噪聲干擾的時間段，根據(jù)門限與噪聲干擾統(tǒng)計均值之間的關(guān)系，自動生成動態(tài)的檢測門限。具體方法為:如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前采集的值超過了初始的噪聲平均電平的數(shù)倍，則不參與統(tǒng)計。根據(jù)噪聲的概率密度函數(shù)，超過噪聲平均電平數(shù)倍的概率很小，可將其去除，并不會對統(tǒng)計均值造成顯著影響。在門限均值統(tǒng)計中，設(shè)定Pfas = 10_8，對統(tǒng)計均值進行排序，得到該虛警概率下的門限值，并且可以同時得到檢測門限與噪聲平均值之間的關(guān)系。根據(jù)此關(guān)系可以控制信號檢測的門限。對64點信號批量進行相應(yīng)的門限比較就可以得到相應(yīng)的檢測結(jié)果。最后再利用表決法進行“虛假”信號判決檢測，得到最終的二次信號檢測結(jié)果。
[0023]該方法在基于FPGA的信號處理平臺上可實現(xiàn)實時處理。整個系統(tǒng)的功能采用VHDL語言編寫，最終由FPGA完成。VHDL程序采用自頂向下的樹型結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)整個VHDL程序結(jié)構(gòu)如附圖2所示。整個系統(tǒng)工作在200MHz時鐘下。
[0024]基于自適應(yīng)門限和表決法的自動匹配相關(guān)處理微弱目標(biāo)信號檢測技術(shù)及實現(xiàn)方法已經(jīng)成功應(yīng)用某型被動偵測系統(tǒng)，該方法能自適應(yīng)地將信號從復(fù)雜干擾噪聲背景下提取出來，并有效地保證后續(xù)的參數(shù)測量精度。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測微弱目標(biāo)信號的自動匹配相關(guān)處理方法，其特征在于:采用基于多點累加的時域自動門限檢測方法，以較大的概率檢測到信號，精確地檢測出信號的起止時刻，并截獲這段數(shù)據(jù)供后續(xù)處理；同時采用表決檢測法，在統(tǒng)計意義上消除虛假檢測結(jié)果；將時域自動門限檢測方法與表決檢測法相結(jié)合，以顯著改善接收機對快速起伏信號的檢測性能。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的微弱目標(biāo)信號檢測自動匹配相關(guān)處理系統(tǒng)，其特征在于:采用FPGA處理器作為硬件平臺，采用VHDL語言編程實現(xiàn)檢測系統(tǒng)功能；首先對接收機輸出自動進行有用信號濾除，在只有噪聲和干擾的時間段進行均值統(tǒng)計，得出動態(tài)的“基底”信號均值；根據(jù)給定虛警率要求，確定門限和“基底”信號均值的關(guān)系，對求模后的信號采取多點相關(guān)卷積和滑動檢測處理，通過與相應(yīng)的門限比較得出信號檢測序列；最后利用N/M表決法對輸出的信號序列進行抑制虛假的二次檢測處理。
【文檔編號】G01S7/02GK104035072SQ201410195741
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】王建, 桂峰, 饒起 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所