本發(fā)明涉及一種AGC跳變檢測(cè)方法，具體涉及一種基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的日趨惡劣，雷達(dá)在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行正常搜索和跟蹤的同時(shí)，也受到了各種干擾的威脅，其中欺騙式的距離拖引干擾就是一種典型的有源干擾方式。該干擾方式誘使雷達(dá)錯(cuò)誤地跟蹤干擾信號(hào)，并最終導(dǎo)致丟失目標(biāo)。為了采取相對(duì)應(yīng)的抗干擾措施，首先需要檢測(cè)出干擾信號(hào)在何時(shí)出現(xiàn)，以及最終干擾信號(hào)在何時(shí)消失。

由于干擾信號(hào)的強(qiáng)度一般強(qiáng)于目標(biāo)信號(hào)，而自動(dòng)增益控制(AGC)又使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號(hào)強(qiáng)度而調(diào)整，因此可以通過(guò)判斷AGC值的跳變來(lái)檢測(cè)干擾信號(hào)的出現(xiàn)與消失。當(dāng)AGC值出現(xiàn)下降沿跳變時(shí)，干擾信號(hào)出現(xiàn)；而當(dāng)AGC值出現(xiàn)上升沿跳變時(shí)，干擾信號(hào)消失。在實(shí)際的雷達(dá)工作環(huán)境中，由于海、地雜波等各方面的影響，AGC在正常跟蹤目標(biāo)時(shí)也存在抖動(dòng)。因此如何在AGC存在正常抖動(dòng)的情況下檢測(cè)出干擾信號(hào)出現(xiàn)或消失，是采取抗干擾措施的前提，也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)有專利CN102664042B(“對(duì)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)跳變時(shí)序進(jìn)行記錄的方法”)介紹了一種記錄跳變時(shí)序的方法。該方法通過(guò)高頻率采樣得到開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的跳變信息。由于對(duì)采樣周期有著較高的要求，因而并不便于在工程實(shí)際中的運(yùn)用。

專利CN103235204B(“一種多路開(kāi)關(guān)量測(cè)信號(hào)跳變檢測(cè)與精確計(jì)時(shí)方法”)介紹了一種檢測(cè)多路開(kāi)關(guān)量測(cè)信號(hào)跳變的方法。該方法通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)隔離電路、信號(hào)采集模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊等實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)跳變的檢測(cè)。作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，不便于在現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。

專利CN201083827Y(“一種檢測(cè)GPS信號(hào)中數(shù)據(jù)位跳變的電路模塊”)介紹了一種檢測(cè)數(shù)據(jù)位跳變的電路模塊。該方法利用數(shù)字下變頻器、控制器、匹配濾波器組和數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)判斷數(shù)據(jù)位的跳變位置。由于需要新增多個(gè)處理模塊，因而具體實(shí)現(xiàn)較為困難。

2009年第6期的《無(wú)線電工程》期刊中公開(kāi)文獻(xiàn)《AGC系統(tǒng)抗干擾方法改進(jìn)》介紹了一種改進(jìn)傳統(tǒng)AGC電路的方法。該方法通過(guò)在傳統(tǒng)AGC電路上增加數(shù)字比較電路，自動(dòng)識(shí)別帶內(nèi)強(qiáng)干擾，調(diào)整放大增益并在輸出端進(jìn)行放大限幅，進(jìn)而消除帶內(nèi)強(qiáng)干擾。由于同樣需要新增電路模塊，不適合快速的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

2008年第9期《信息技術(shù)》期刊中公開(kāi)文獻(xiàn)《基于小波變換模極大值通信信號(hào)碼元跳變檢測(cè)》介紹了一種基于小波變換的跳變檢測(cè)方法。該方法利用小波變換的模極大值方法對(duì)數(shù)字通信信號(hào)的碼元跳變點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，盡管具有較高的精確性，但是運(yùn)算量較大，并不適合在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景下的應(yīng)用。

本發(fā)明基于上述方法的不足，提出了一種在AGC存在正常抖動(dòng)的情況下，基于α-β濾波的跳變檢測(cè)方法，旨在用一種計(jì)算量較小且不需要新增電路模塊的方法實(shí)現(xiàn)AGC的跳變檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，通過(guò)α-β濾波對(duì)正常跟蹤目標(biāo)時(shí)的AGC進(jìn)行平滑處理，采用連續(xù)10幀濾波值與AGC量測(cè)值的協(xié)方差作為計(jì)算AGC跳變門(mén)限的基礎(chǔ)，并且采用延后10幀進(jìn)行判斷的方法來(lái)區(qū)分干擾信號(hào)與正常跟蹤目標(biāo)時(shí)AGC的抖動(dòng)，只有當(dāng)前幀及其之前的9幀均滿足跳變條件時(shí)才判斷為AGC產(chǎn)生跳變，干擾信號(hào)出現(xiàn)或消失。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，其特征是，包含以下步驟：

S1、初始化，對(duì)前20幀的AGC量測(cè)值進(jìn)行α-β濾波；

S2、計(jì)算當(dāng)前幀之前10～19幀的濾波值與AGC量測(cè)值的協(xié)方差；

S3、根據(jù)步驟S2中獲得的協(xié)方差計(jì)算AGC跳變門(mén)限；

S4、對(duì)當(dāng)前幀及其之前9幀進(jìn)行判斷，若滿足跳變條件，則判斷為AGC出現(xiàn)跳變沿，上升沿標(biāo)識(shí)位置1，下降沿標(biāo)志位置-1，并執(zhí)行步驟S5，若不滿足跳變條件，則返回執(zhí)行步驟S2繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)；

S5、中斷原先α-β濾波過(guò)程，從跳變沿開(kāi)始重新濾波，返回執(zhí)行步驟S2繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。

上述的基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，其中，所述的步驟S1中α-β濾波的基本方程為：

其中，表示k+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)估計(jì)值，表示k+1時(shí)刻的濾波估計(jì)值，Z(k+1)表示k+1時(shí)刻的量測(cè)值，F(xiàn)表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，K表示增益矩陣，H表示量測(cè)矩陣：

H＝[1 0] (5)

式1.4中，α、β選用隨濾波次數(shù)遞增而收斂的變?cè)鲆嬖O(shè)計(jì)：

上述的基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，其中，所述的步驟S2具體包含：

計(jì)算當(dāng)前幀k之前10～19幀的濾波值與量測(cè)值Z(k-19:k-10)的協(xié)方差。

上述的基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，其中，所述的步驟S3具體包含：

根據(jù)步驟S2中的協(xié)方差計(jì)算AGC跳變門(mén)限：

上述的基于α-β濾波的AGC跳變檢測(cè)方法，其中，所述的步驟S4具體包含：

對(duì)當(dāng)前幀k及其之前9幀進(jìn)行判斷，將當(dāng)前幀之前的第10幀濾波值作為參考：

若滿足

則判斷AGC出現(xiàn)下降沿，標(biāo)志位置1，執(zhí)行步驟S5；

若滿足

則判斷AGC出現(xiàn)上升沿，標(biāo)志位置-1，執(zhí)行步驟S5；

若兩者均不滿足，則返回至步驟S2繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、α-β濾波計(jì)算量小、實(shí)時(shí)性高，且不需要新增電路模塊，便于在工程實(shí)際中的應(yīng)用；

2、通過(guò)計(jì)算之前幀的濾波值與AGC量測(cè)值得協(xié)方差作為跳變門(mén)限，且判斷時(shí)采用連續(xù)10幀滿足條件的方法，規(guī)避了正常跟蹤目標(biāo)時(shí)的AGC抖動(dòng)跳變檢測(cè)的影響，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別干擾信號(hào)的出現(xiàn)于與消失。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)于AGC跳變以及干擾信號(hào)出現(xiàn)與消失的檢測(cè)仿真結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例條件：雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行19500幀的跟蹤，干擾信號(hào)出現(xiàn)一段時(shí)間后消失，雷達(dá)恢復(fù)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，跟蹤過(guò)程中AGC值存在較大幅度的抖動(dòng)。

如圖1所示，本發(fā)明提出的方法對(duì)上述實(shí)施例條件執(zhí)行以下步驟：

S1、初始化，對(duì)前20幀的AGC量測(cè)值進(jìn)行α-β濾波，狀態(tài)變量X表示為：

狀態(tài)方程表示為：

X(k+1)＝FX(k) (2)

其中，F(xiàn)表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣：

假設(shè)表示k+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)估計(jì)值，表示k+1時(shí)刻的濾波估計(jì)值，Z(k+1)表示k+1時(shí)刻的量測(cè)值，則α-β濾波的基本方程表示為：

其中，K表示增益矩陣，H表示量測(cè)矩陣：

H＝[1 0] (7)

式1.6中，α、β這兩個(gè)參數(shù)的選擇對(duì)于濾波精度有著重要的影響，在本實(shí)施例中選用隨濾波次數(shù)遞增而收斂的變?cè)鲆嬖O(shè)計(jì)：

該變?cè)鲆嬖O(shè)計(jì)能夠在幾乎不增加運(yùn)算量的前提下，使得α-β濾波針對(duì)弱機(jī)動(dòng)目標(biāo)的濾波精度接近于運(yùn)算量較大的卡爾曼濾波。

S2、計(jì)算當(dāng)前幀k之前10～19幀的濾波值與量測(cè)值Z(k-19:k-10)的協(xié)方差；應(yīng)當(dāng)注意的是，初次檢測(cè)時(shí)，k的起始幀是第20幀，由于一幀時(shí)間極短，中距模式下為8ms，因此即使在該第20幀之前的0～19幀內(nèi)出現(xiàn)跳變也不會(huì)影響正常檢測(cè)。

S3、根據(jù)步驟2中的協(xié)方差計(jì)算AGC跳變門(mén)限

S4、對(duì)當(dāng)前幀k及其之前9幀進(jìn)行判斷，將當(dāng)前幀之前的第10幀濾波值作為參考：

若滿足

則判斷AGC出現(xiàn)下降沿，標(biāo)志位置1，即對(duì)當(dāng)前幀k時(shí)刻的標(biāo)志位置1，執(zhí)行步驟S5；

若滿足

則判斷AGC出現(xiàn)上升沿，標(biāo)志位置-1，即對(duì)當(dāng)前幀k時(shí)刻的標(biāo)志位置-1，執(zhí)行步驟S5；

若兩者均不滿足，則返回至步驟S2繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)，具體的，將當(dāng)前幀的后一幀作為新的當(dāng)前幀繼續(xù)檢測(cè)；

S5、中斷原先的α-β濾波過(guò)程，從跳變沿開(kāi)始重新濾波，返回至步驟S2繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)；具體的從跳變之后的第一幀開(kāi)始重新進(jìn)行前20幀的α-β濾波，然后返回至步驟S2繼續(xù)進(jìn)行新的第20幀的檢測(cè)，一直持續(xù)到下一次的跳變沿，上述的α-β濾波原理同步驟S1，在此不再贅述；應(yīng)當(dāng)注意的是，從跳變沿開(kāi)始重新濾波的可以避免濾波曲線對(duì)真正的跳變也進(jìn)行平滑處理，進(jìn)而影響后續(xù)判斷。

對(duì)全部的AGC值處理完畢后，得到如圖2所示的仿真結(jié)果圖。圖中最上方的線表示原始的AGC數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)AGC值在正常跟蹤目標(biāo)時(shí)也存在著較大幅度的抖動(dòng)，干擾信號(hào)出現(xiàn)后，AGC值由于信號(hào)的強(qiáng)度較大而保持較穩(wěn)定的低水平，持續(xù)一段時(shí)間后干擾信號(hào)消失，AGC值恢復(fù)到正常跟蹤目標(biāo)的較高水平。

圖中疊加在原始的AGC數(shù)據(jù)線上的較平穩(wěn)的線表示濾波后的AGC數(shù)據(jù)，在正常跟蹤目標(biāo)階段可以發(fā)現(xiàn)AGC值得到了明顯的平滑處理。當(dāng)經(jīng)過(guò)連續(xù)10幀檢測(cè)，判斷干擾信號(hào)出現(xiàn)或消失后，為了避免濾波曲線對(duì)真正的跳變也進(jìn)行平滑處理，進(jìn)而影響后續(xù)判斷，濾波程序從跳變沿重新開(kāi)始。

圖中下方的線表示跳變標(biāo)志位，在初始正常跟蹤目標(biāo)階段保持為0；在下降沿出現(xiàn)，即干擾出現(xiàn)后保持為-1；在上升沿出現(xiàn)，即干擾信號(hào)消失后保持為1。可以發(fā)現(xiàn)跳變標(biāo)志位沒(méi)有受到正常跟蹤目標(biāo)時(shí)的AGC抖動(dòng)影響，而通過(guò)這一標(biāo)志位即可在干擾出現(xiàn)和消失時(shí)采取對(duì)應(yīng)的抗干擾措施，保證雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的持續(xù)穩(wěn)定跟蹤。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。