CN106385288A - 一种雷达脉冲跨信道融合检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种雷达脉冲跨信道融合检测装置及其检测方法。所述装置包括：数字信道化模块，用于对输入雷达信号使用一组性能相同的带通滤波器组，将所述输入雷达信号分割为多个子频带信号；跨信道融合模块，用于去除子频带信号的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信道中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点；双门限脉冲检测模块，用于通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。本发明能够检测到低信噪比宽带复杂雷达脉冲信号。

Description

一种雷达脉冲跨信道融合检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及电子侦察中的雷达脉冲信号侦察和截获技术领域，尤其涉及一种雷达脉冲跨信道融合检测装置、及所述检测装置的雷达脉冲跨信道融合检测方法。

背景技术

21世纪电子战的关键是能否获取敌方的电子设备信息，即截获并分析敌方的雷达信号。现代雷达普遍使用脉冲信号探测目标，只有准确地检测到脉冲信号，才能从脉冲中提取幅度、频率、脉宽、方位等参数，是打赢电子战的关键。当信噪比比较高时，根据信号脉冲幅度与噪声幅度之间的差异即可以较准确地检测到脉冲信号；但是当信噪比比较低时，信号往往被淹没在噪声中，很难有效地检测到脉冲信号，对复杂波形雷达信号的检测则更加困难。信道化接收机可以提高系统检测灵敏度，但是同时也会带来宽带信号跨信道问题，导致单一信号分裂为多个信道信号。

发明内容

本发明的目的是为了能够检测到低信噪比宽带复杂雷达脉冲信号，提供了一种雷达脉冲跨信道融合检测装置、及所述检测装置的雷达脉冲跨信道融合检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种雷达脉冲跨信道融合检测装置，其包括：

数字信道化模块，用于对输入雷达信号x(n)使用一组性能相同的带通滤波器组，将所述输入雷达信号分割为多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)，其中D为对输入雷达信号x(n)抽取的倍数；

跨信道融合模块，其用于去除子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信道中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，1≤i≤N，j表示第j个采样点，N表示信道的路数；

双门限脉冲检测模块，其用于通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。

作为上述方案的进一步改进，所述数字信道化模块先对输入雷达信号x(n)进行D倍抽取，然后对D倍抽取后的抽取信号进行滤波，最后经过D点FFT输出D个信道的样本点形成多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)。

作为上述方案的进一步改进，所述跨信道融合模块包括信道极值单元、信道选大单元和信道排序单元；

所述信道极值单元对信道化之后的当前信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道的信号幅值时，才保留当前信号幅值，否则当前信号幅度赋0；

所述信道选大单元选出幅值最大的N路信道，N与后续处理需求有关；信道选大之后的N路信号幅度S_ij对应的信号信道号为C_ij；

所述信道排序单元根据排序算法，对N路信道进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中，得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。

作为上述方案的进一步改进，所述双门限脉冲检测模块设置两个门限，确保脉冲检测完整性，

脉冲起始和结束门限计算公式如下：

$T_{begin\_or\_end}=2\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(n\right)+a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;1\&rsqb;$

脉冲持续门限计算如下：

$T_{continue}=a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;2\&rsqb;$

公式[1]、[2]中表示噪声均值，表示噪声方差，a是预先设定的常数。

本发明还提供一种雷达脉冲跨信道融合检测方法，其包括：

数字信道化处理：对输入雷达信号x(n)使用一组性能相同的带通滤波器组，将所述输入雷达信号分割为多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)，其中D为对输入雷达信号x(n)抽取的倍数；

跨信道融合处理：去除子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信道中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，1≤i≤N，j表示第j个采样点；

脉冲信号检测：通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。

作为上述方案的进一步改进，数字信道化处理：先对输入雷达信号x(n)进行D倍抽取，然后对D倍抽取后的抽取信号进行滤波，最后经过D点FFT输出D个信道的样本点形成多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)。

作为上述方案的进一步改进，跨信道融合处理包括以下步骤：

信道极值：对信道化之后的当前信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道的信号幅值时，才保留当前信号幅值，否则当前信号幅度赋0；

信道选大：选出幅值最大的N路信道，N与后续处理需求有关；信道选大之后的N路信号幅度S_ij对应的信号信道号为C_ij；

信道排序单元：根据排序算法，对N路信道进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中，得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。

作为上述方案的进一步改进，脉冲信号检测：设置两个门限，确保脉冲检测完整性，

脉冲起始和结束门限计算公式如下：

$T_{begin\_or\_end}=2\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(n\right)+a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;1\&rsqb;$

脉冲持续门限计算如下：

$T_{continue}=a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;2\&rsqb;$

公式[1]、[2]中表示噪声均值，表示噪声方差，a是预先设定的常数。

本发明首先对输入雷达信号进行数字信道化处理，滤除信道之外的噪声；然后提取多路信道极值信号，并做信道排序融合处理；最后采用双门限脉冲检测算法，确保脉冲信号检测的完整性，因此，能够检测到低信噪比宽带复杂雷达脉冲信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例雷达脉冲跨信道融合检测装置的结构框图。

图2是图1中基于多相滤波结构的数字信道化原理图。

图3是图1中信道融合算法的流程图。

图4是图3中信道排序算法的原理图。

图5是宽带调频信号信道化之后的跨信道分裂示例图。

图6是宽带调频信号信道融合之后的完整信号示例图。

图7是双门限脉冲检测效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的雷达脉冲跨信道融合检测装置包括数字信道化模块1、跨信道融合模块2和双门限脉冲检测模块3。

数字信道化模块1用于对输入雷达信号x(n)使用一组性能相同的带通滤波器组，将原始全频带信号即所述输入雷达信号分割为多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)，其中D为对输入雷达信号x(n)抽取的倍数。数字信道化有一种高效的实现方法，即基于多相滤波器组的信道化结构，如图2所示。图2中所示为复信号的偶排列、临界抽取多相滤波结构，主要过程是先对输入雷达信号x(n)进行D倍抽取，然后对D倍抽取后的抽取信号进行滤波，最后经过D点FFT输出D个信道的样本点形成多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)。

跨信道融合模块2用于去除子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信道中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，1≤i≤N，j表示第j个采样点，N表示信道的路数。

跨信道融合模块2包括信道极值单元、信道选大单元和信道排序单元。

所述信道极值单元对信道化之后的当前信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道的信号幅值时，才保留当前信号幅值，否则当前信号幅度赋0。

所述信道选大单元选出幅值最大的N路信道，N与后续处理需求有关；信道选大之后的N路信号幅度S_ij对应的信号信道号为C_ij。

所述信道排序单元根据排序算法，对N路信道进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中，得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。

综上所述，跨信道融合模块2主要包括三步：信道极值、信道选大和信道排序，如图3所示。信道极值算法对信道化之后的信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道幅值时，才保留此幅值，否则幅度赋0。此算法能够去除信道边界的虚假信号。信道选大即选出幅值最大的N路信道，此算法能够剔除多余的噪声信道。信道排序即对N路无序的信号进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中。

此算法如图4所示，信道选大之后的N路信号幅度为：S_ij，其中S表示信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点。对应的信号信道号为C_ij，其中S_ij≤S_kj(i≤k)。根据图4的排序算法，可以得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。信道排序算法能够根据无序的信道号对信号进行融合处理，形成完整的信号，主要解决线性调频信号跨信道分裂的问题。跨信道融合效果如图5、图6所示。图5显示的是单个宽带调频信号经过信道化处理形成的脉冲分裂信号，图中不同颜色代表不同的信道，可以看出单个脉冲在多个信道都有输出，只有对多个信道的脉冲信号进行合并才能够形成完整的脉冲信号。图6显示的是经过信道融合处理之后的信号，可以看出跨信道信号经过融合处理之后，在一个信道中形成完整的脉冲信号。

双门限脉冲检测模块3用于通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。双门限脉冲检测模块3设置两个门限，确保脉冲检测完整性，其原理如下：

脉冲起始和结束门限计算公式如下：

$T_{begin\_or\_end}=2\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(n\right)+a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;1\&rsqb;$

脉冲持续门限计算如下：

$T_{continue}=a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;2\&rsqb;$

公式[1]、[2]中表示噪声均值，表示噪声方差，a是预先设定的常数。

使用双门限脉冲检测的示例图如图7所示，其中，高门限表示脉冲起始和结束门限，低门限表示脉冲持续门限，高低门限中间的直线表示门限均值。

本发明主要技术指标和参数设置有关，可以达到如下指标：

当采用64点信道化运算时，能够准确地检测到-5db信噪比的宽带线性调频雷达脉冲信号。

上面虽然通过具体实施方式描绘了本发明，但是本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，所附的权利要求将包括这些变形和变化。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种雷达脉冲跨信道融合检测装置，其特征在于：其包括：

数字信道化模块，用于对输入雷达信号x(n)使用一组性能相同的带通滤波器组，将所述输入雷达信号分割为多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)，其中D为对输入雷达信号x(n)抽取的倍数；

跨信道融合模块，其用于去除子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信道中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，1≤i≤N，j表示第j个采样点，N表示信道的路数；

双门限脉冲检测模块，其用于通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。

2.如权利要求1所述的雷达脉冲跨信道融合检测装置，其特征在于：所述数字信道化模块先对输入雷达信号x(n)进行D倍抽取，然后对D倍抽取后的抽取信号进行滤波，最后经过D点FFT输出D个信道的样本点形成多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)。

3.如权利要求1所述的雷达脉冲跨信道融合检测装置，其特征在于：所述跨信道融合模块包括信道极值单元、信道选大单元和信道排序单元；

所述信道极值单元对信道化之后的当前信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道的信号幅值时，才保留当前信号幅值，否则当前信号幅度赋0；

所述信道选大单元选出幅值最大的N路信道，N与后续处理需求有关；信道选大之后的N路信号幅度S_ij对应的信号信道号为C_ij；

所述信道排序单元根据排序算法，对N路信道进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中，得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。

4.如权利要求1所述的雷达脉冲跨信道融合检测装置，其特征在于：所述双门限脉冲检测模块设置两个门限，确保脉冲检测完整性，

脉冲起始和结束门限计算公式如下：

$T_{begin\_or\_end}=2\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(n\right)+a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;1\&rsqb;$

脉冲持续门限计算如下：

$T_{continue}=a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;2\&rsqb;$

公式[1]、[2]中表示噪声均值，表示噪声方差，a是预先设定的常数。

5.一种雷达脉冲跨信道融合检测方法，其特征在于：其包括：

数字信道化处理：对输入雷达信号x(n)使用一组性能相同的带通滤波器组，将所述输入雷达信号分割为多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)，其中D为对输入雷达信号x(n)抽取的倍数；

跨信道融合处理：去除子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)的信道边界的虚假信号，剔除多余的噪声信道，根据无序的信道号对子频带信号进行融合处理，确保跨信道信号仅在单一信道有输出，在一个信号中形成完整的脉冲信号而得到信号幅度集合S`<sub>ij</sub>，其中，S`表示信号幅度，i表示第i路信道，1≤i≤N，j表示第j个采样点，N表示信道的路数；

脉冲信号检测：通过采用双门限检测算法确保检测到完整的脉冲信号。

6.如权利要求5所述的雷达脉冲跨信道融合检测方法，其特征在于：数字信道化处理：先对输入雷达信号x(n)进行D倍抽取，然后对D倍抽取后的抽取信号进行滤波，最后经过D点FFT输出D个信道的样本点形成多个子频带信号x₀(m)、x₁(m)、……、x_D-1(m)。

7.如权利要求5所述的雷达脉冲跨信道融合检测方法，其特征在于：跨信道融合处理包括以下步骤：

信道极值：对信道化之后的当前信号幅值与相邻信道的信号幅值进行比较，只有当前信道幅值大于相邻信道的信号幅值时，才保留当前信号幅值，否则当前信号幅度赋0；

信道选大：选出幅值最大的N路信道，N与后续处理需求有关；信道选大之后的N路信号幅度S_ij对应的信号信道号为C_ij；

信道排序单元：根据排序算法，对N路信道进行排序融合，最终形成N路有序的单一信号，即一个信号仅存在于一个信道中，得到最终的有序信号，排序之后的N路信号幅度为：S`<sub>ij</sub>，其中S`表示排序之后的信号幅度，i表示第i路信道，j表示第j个采样点，对应的信道号为C`_ij。

8.如权利要求5所述的雷达脉冲跨信道融合检测方法，其特征在于：脉冲信号检测：设置两个门限，确保脉冲检测完整性，

脉冲起始和结束门限计算公式如下：

$T_{begin\_or\_end}=2\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(n\right)+a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;1\&rsqb;$

脉冲持续门限计算如下：

$T_{continue}=a\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&sigma;}}\left(n\right)---\&lsqb;2\&rsqb;$

公式[1]、[2]中表示噪声均值，表示噪声方差，a是预先设定的常数。