CN104092504B - 一种延迟检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种延迟检测装置及其检测方法，提供一种基于自发、自收的延迟检测装置及方法，启动模块接收外部控制，完成扩频发送信号的触发，产生一组经伪随机码扩频编码的信号，并产生计时标志；所述扩频信号经射频信道模块耦合后的信号，送经A/D转换电路，A/D转换电路完成模/数转换后送数字相关器，数字相关器完成信号捕获，并生成相关峰；计算电路实时计算启动标志和相关峰之间的时间，算出信号流经模块的延迟。本发明可广泛应用于有延迟估计的突发通信等系统，使延迟检测具有自动化、自适应等优点，从而增强产品的批量装备和使用特性，特别适合批量装备产品的使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种延迟检测装置及其检测方法，特别是涉及一种适用于突发通信中参数自检和信号处理中的延迟检测装置及其检测方法。
背景技术
在二次雷达等突发通信系统中，越来越多产品需对流经信道的时间延迟进行精确的检测，获取这些高精度的延迟时间，可以用来做相位补偿、距离计算以及信道模块的标校，以增强产品探测，定位和使用维护功能。
扩频信号由于有其锐利的相关峰特性，可以精确的测量流过码片的相位，常被用来作为高精度测量的定标基线。
二次雷达包括询问机和应答机，每个产品又由射频模块和中频处理模块构成。如图1所示，结合产品的使用和信号处理的角度来看，设备自身的延迟包括信号发送延迟，射频/中频延迟和同步处理延迟。发送延迟指发送信息的边界与射频包络之间的延迟；射频/中频延迟指滤波器等模拟器件造成的延迟；同步处理延迟指相关器引发的延迟，即CFAR，这些延迟的总和就是流经产品的处理时间。目前，对这些延迟的测量主要有两种方法。
一种是通过仪器设备完成，比如通过脉冲功率计，测量启动脉冲和检波脉冲之间的时间，可以获得信号发送延迟；通过信号源，编码器，脉冲触发器等设备，模拟接收信号，通过测量触发信号和同步相关峰之间的时间，就可以获得射频/中频延迟和同步处理延迟。通过仪器设备检测时间延迟，不但操作流程繁琐，而且检测结果是基于特定环境，特定的某一单机设备，因而不能满足环境变化和批量装备要求，自适应性差、使用起来误差较大。
另外还有一种方式就通过经验估计，把估计值带入工程中进行试验，经过多次迭代修改，得出一个经验值，最终应用工程中去。通过经验值的方式，不但有大量的调试工作要做，而且固定值难以适应于不同环境和不同单机的使用要求。
总之，现有突发通信的检测延迟的技术还没有达到自动化、自适应和高精度的水平。现在的电子装备都要求有自检功能，同时，技术发展趋势还要求检测手段要趋向于智能化，检测结果要具有普适性，能适应不同环境、不同装备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工作量小，适应性强的延迟检测装置及其检测方法。
本发明采用的技术方案如下：一种延迟检测装置，其特征在于：包括射频信道模块和中频处理模块；所述射频模块包括收发耦合电路；所述中频处理模块包括依次相连的A/D转换电路、数字相关器、计算模块和启动模块；所述启动模块又分别与外部控制接口和收发耦合电路相连；所述收发耦合电路又与A/D转换电路相连。
作为优选，所述耦合电路通过调整收发隔离度实现。
作为优选，所述耦合电路到接收支路的信号强度不小于-55dBm。
作为优选，所述A/D转换电路采样位数不小于12位。
基于上述延迟检测装置的延迟检测方法，其特征在于：具体方法步骤为：步骤一、启动模块接收外部控制，完成扩频发送信号的触发，产生一组经伪随机码扩频编码的信号，并产生计时标志；步骤二、所述扩频信号经射频信道模块耦合后的信号，送经A/D转换电路，A/D转换电路完成模/数转换后送数字相关器，数字相关器完成信号捕获，并生成锐利的相关峰；步骤三、计算电路实时计算启动标志和相关峰之间的时间，从而可以准确算出信号流经模块的延迟。
作为优选，所述相关器采用了相关的匹配滤波器算法。
作为优选，采用统计平均法进行延迟检测，具体方法步骤为：a、设定总的检测次数N；b、启动测量，让启动模块开始运行；c、读取测量时间tn并进行累加为总的测量时间t，并对实际测量次数n进行加1；d、判断统计测量次数n是否大于等于N，是则进入下一步，否则执行第二步；e、计算统计延迟tDelay=t/n。
作为优选，所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：步骤a中设置有效信号检测超时时间，步骤b之后，判断检测时间是否超时，是则执行步骤e，否则执行步骤c。
作为优选，所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：在步骤c中，判断测量时间tn值是否为0，是则总的测量时间t和实际测量次数n不进行累加。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可广泛应用于有延迟估计的突发通信等系统，使延迟检测具有自动化、自适应等优点，从而增强产品的批量装备和使用特性，特别适合批量装备产品的使用。
附图说明
图1为信号延迟产生机理及分布图。
图2为本发明其中一实施例的装置结构图。
图3为本发明其中一实施例的采用统计平均法进行延迟检测的方法流程图。
图4为本发明其中一具体实施例的典型应用图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图2所示，一种延迟检测装置，包括射频信道模块和中频处理模块；所述射频模块包括收发耦合电路；所述中频处理模块包括依次相连的A/D转换电路、数字相关器、计算模块和启动模块；所述启动模块又分别与外部控制接口和收发耦合电路相连；所述收发耦合电路又与A/D转换电路相连。整个设备装置可以接受外部控制，根据需要自动完成信号延迟的检测。
本发明检测过程采用了自发、自收闭环通信。收发耦合电路产生通过接收支路的射频信号的泄露信号，确保能形成自发、自收并产生相关峰，信号电平的大小由A/D转换电路的采样位数来决定。
在本具体实施例中，所述耦合电路通过调整收发隔离度实现，实现方便，成本低。
在本具体实施例中，所述耦合电路到接收支路的信号强度不小于-55dBm。
在本具体实施例中，所述A/D转换电路采样位数不小于12位。
基于上述延迟检测装置的延迟检测方法，具体方法步骤为：步骤一、中频处理模块的启动模块接收外部控制，完成扩频发送信号的触发，产生一组经伪随机码扩频编码的信号，并产生计时标志，通过DDS芯片送出激励信号；步骤二、所述扩频信号经射频信道模块耦合后的小信号，送经A/D转换电路，A/D转换电路完成模/数转换后送数字相关器，数字相关器完成信号捕获，并生成锐利的相关峰；步骤三、计算电路实时计算启动标志和相关峰之间的时间，从而可以准确算出信号流经模块的延迟。
在本具体实施例中，所述相关器采用了相关的匹配滤波器算法，能对伪随机信号进行快速捕获，相关峰晃动值要小于1/4个码片周期。
如图2所示，从图2中可以看出“自发”信号启动后，发射延迟主要在中频和射频模块产生，是发送信息的边界与射频包络之间的延迟；射频/中频延迟是“自收”信号流经两个模块产生的延迟，主要是信道中的滤波器的延迟；同步处理延迟，是对“自收”信号的处理延迟，由于在本具体实施例中采用了匹配滤波器，可以实时捕获，中间的运算时钟可以通过计算扣除。通过这一机理的分析，可以对自发、自收有深刻理解，不确定、不好测的延迟只有前两种。然而通过本具体实施例构建的这种自动检测延迟装置，在外部触发下，不但可以自动地对每一个设备都测一个准确延迟，而且还可以对应于不同环境进行测量，解决了器件延迟随温度变化的难题。
如图3所示，在本具体实施例中，采用统计平均法进行延迟检测，具体方法步骤为：a、设定总的检测次数N；b、启动测量，让启动模块开始运行；c、读取测量时间tn并进行累加为总的测量时间t，并对实际测量次数n进行加1；d、判断统计测量次数n是否大于等于N，是则进入下一步，否则执行第二步；e、计算统计延迟tDelay=t/n。通过多次测试，最后统计平均，可以提高精度。
其中，可以根据实际情况敲定总的检测次数N的值。该程序流程可通过MCU等控制器实现，也可以通过FPGA设计一个状态机，融合在计算模块里实现。
在本具体实施例中，所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：步骤a中设置有效信号检测超时时间，步骤b之后，判断检测时间是否超时，是则执行步骤e，否则执行步骤c。设置超时时间，防止程序意外情况不能检测到有效信号时，能够正常退出。
在本具体实施例中，所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：在步骤c中，判断测量时间tn值是否为0，是则时间无效，总的测量时间t和实际测量次数n不进行累加。
如图4所示，是本发明的一个典型应用。在实际应用中，很多地方需要进行测距，该图说了在二次雷达中如何应用此方法测距。二次雷达的使用流程是：询问机发出询问编码信号，应答机接收询问信号，正确译码后，应答机会发出应答编码信号，询问机接收应答信号并译码。通过此流程，可以应用本发明装置或发明，由图中信号流向可知，询问机能测试的总延迟为：
TDelay=Txw_tx+Td+Tyd_sm+Tyd_s+Tyd_tx+Td+Txw_sm+Txw_s （1）
其中，Txw_tx为询问机发送延迟，Txw_sm为询问机射频/中频延迟，Txw_s为询问机同步延迟，Td为距离延迟，Tyd_tx为应答机发送延迟，Tyd_sm为应答机射频/中频延迟，Tyd_s为应答机同步延迟。
令询问机延迟：Txw=Txw_tx+Txw_sm+Txw_s
令应答机延迟：Tyd=Tyd_tx+Tyd_sm+Tyd_s
则得到：TDelay=Txw+2Td+Tyd （2）
Txw和Tyd 通过本发明的方法可以从各自的处理程序中精确扣除，所以最终测得的距离为：
D=（（TDelay-Txw-Tyd）/2）×C （3）
也即，D=（2Td/2）×C=Td×C （4）
其中，C为光速，Td正好是图4中的距离传输时间。
Claims (6)
1.一种延迟检测装置的延迟检测方法，其特征在于：所述延迟检测装置包括射频信道模块和中频处理模块；所述射频模块包括收发耦合电路；所述中频处理模块包括依次相连的A/D转换电路、数字相关器、计算模块和启动模块；所述启动模块又分别与外部控制接口和收发耦合电路相连；所述收发耦合电路又与A/D转换电路相连；
具体方法步骤为：步骤一、启动模块接收外部控制，完成扩频发送信号的触发，产生一组经伪随机码扩频编码的信号，并产生计时标志；步骤二、所述扩频信号经射频信道模块耦合后的信号，送经A/D转换电路，A/D转换电路完成模/数转换后送数字相关器，数字相关器完成信号捕获，并生成相关峰；步骤三、计算电路实时计算启动标志和相关峰之间的时间，算出信号流经模块的延迟；
所述相关器采用了相关的匹配滤波器算法；
采用统计平均法进行延迟检测，具体方法步骤为：a、设定总的检测次数N；b、启动测量，让启动模块开始运行；c、读取测量时间tn并进行累加为总的测量时间t，并对实际测量次数n进行加1；d、判断统计测量次数n是否大于等于N，是则进入下一步，否则执行第二步；e、计算统计延迟tDelay=t/n。
2.根据权利要求1所述的延迟检测方法，其特征在于：所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：步骤a中设置有效信号检测超时时间，步骤b之后，判断检测时间是否超时，是则执行步骤e，否则执行步骤c。
3.根据权利要求2所述的延迟检测方法，其特征在于：所述采用统计平均法进行延迟检测的方法步骤还包括：在步骤c中，判断测量时间tn值是否为0，是则总的测量时间t和实际测量次数n不进行累加。
4.根据权利要求1所述的延迟检测方法，其特征在于：所述耦合电路通过调整收发隔离度实现。
5.根据权利要求1或4所述的延迟检测方法，其特征在于：所述耦合电路到接收支路的信号强度不小于-55dBm。
6.根据权利要求5所述的延迟检测方法，其特征在于：所述A/D转换电路采样位数不小于12位。
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