CN110954879A

CN110954879A - 一种移动门限的数字检波方法及系统

Info

Publication number: CN110954879A
Application number: CN201911213294.5A
Authority: CN
Inventors: 陈利群; 葛元庆
Original assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-04-03
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: CN110954879B

Abstract

本发明公开了一种移动门限的数字检波方法及系统，所述方法包括：接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据；若所述功率数据大于初始门限值，则根据所述功率数据得到第一门限值并替换所述初始门限值，若所述功率数据连续小于等于所述初始门限值的次数达到预设次数，则根据预设次数的功率数据得到第二门限值并替换所述初始门限值；根据所述门限值进行数字检波，本发明可提供一种门限可自适应移动的数字检波方案，解决大动态范围内由于避免频谱泄露而造成的误检波问题。

Description

一种移动门限的数字检波方法及系统

技术领域

本发明涉及数字门限检波技术领域。更具体地，涉及一种移动门限的数字检波方法及系统。

背景技术

在模拟器的研制实现过程中，可能出现动态范围不满足要求的问题，具体现象是雷达功率过大或过小，都没有办法实现正常的检波响应工作。实验室验证以后发现，固定门限检波无法在大动态范围内避免频谱泄露造成的误检波问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种移动门限的数字检波方法，提供一种门限可自适应移动的数字检波方案，解决大动态范围内由于避免频谱泄露而造成的误检波问题。本发明的另一个目的在于提供一种移动门限的数字检波系统。本发明的再一个目的在于提供一种计算机设备。本发明的还一个目的在于提供一种可读介质。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种移动门限的数字检波方法，包括：

接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据；

若所述功率数据大于初始门限值，则根据所述功率数据得到第一门限值并替换所述初始门限值，若所述功率数据连续小于等于所述初始门限值的次数达到预设次数，则根据预设次数的功率数据得到第二门限值并替换所述初始门限值；

根据所述门限值进行数字检波。

优选的，所述初始门限值为30000。

优选的，所述第一门限值等于所述功率数据除以第一预设参数。

优选的，所述第一预设参数为8。

优选的，所述预设次数为4096。

优选的，所述第二门限值等于预设次数的功率数据之和除以第二预设参数。

优选的，所述第二预设参数为256。

本发明还公开了一种移动门限的数字检波系统，包括：

波形功率确定单元，用于接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据；

门限值确定单元，用于若所述功率数据大于初始门限值，根据所述功率数据得到第一门限值并替换所述初始门限值，若所述功率数据连续小于等于所述初始门限值的次数达到预设次数，根据预设次数的功率数据得到第二门限值并替换所述初始门限值；

数据检波单元，用于根据所述门限值进行数字检波。

本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。

本发明还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，

该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

本发明通过根据接收的波形信号的功率数据，确定采用第一门限值还是第二门限值。且当接收的波形信号的功率数据大于初始门限值时，根据波形信号的功率数据得到第一门限值并替代初始门限值，即适当提高初始门限值而防止误检波，当接收的波形信号的功率数据小于初始门限值时，可对功率数据进行累加，直到达到预设次数，根据预设次数的功率数据得到第二门限值，以确定噪声等其他信号的检波门限，防止检到噪声等其他信号。本发明中，第一门限值和第二门限值根据接收的波形信号的功率确定，根据波形信号的功率范围及时调整门限值，从而提高检波准确率，避免频谱泄露的情况下防止误检波。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出现有时域脉冲信号的示意图；

图2示出图1中脉冲信号的频域信号示意图；

图3示出现有时域正弦信号的示意图；

图4示出图1中正弦信号的频域信号示意图；

图5示出现有混合频率信号的示意图；

图6示出图5中混合频率信号的频域信号示意图；

图7示出现有变频信号的示意图；

图8示出图7中变频信号的频域信号示意图；

图9示出本发明一种移动门限的数字检波方法一个具体实施例的流程图；

图10示出本发明一种移动门限的数字检波方法一个具体例子中的频域波形信号示意图；

图11示出本发明一种移动门限的数字检波系统一个具体实施例的结构图；

图12示出适于用来实现本发明实施例的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在频域处理采样数据时，需要对时域的数据进行截断处理，截断处理相当于对数据乘上窗函数，频谱不同于原来的频谱，时域窗函数在频域的表现为采样函数。如图1和图2所示，0.8us脉冲在200MHz采样的情况下，在8.006MHz的幅度为-26.44dB。如图3和图4所示，截断获得0.8us频率12MHz正弦波在200MHz采样的情况下，在17.58MHz的幅度为-22.19dB。由此可知在理想情况下，16MHz带宽频率范围内，在理想情况下，数据不做任何处理，频谱泄露幅度达到30dB以上。

模拟一组FSK编码0100,‘1’，‘0’对应频点分别为12MHz和18MHz，采样率200MHz，加入-60dB的白噪声。对12MHz频点混频滤波以后获得模值，如图5所示。由图6可以知道，在此种条件下，如果使用固定门限检波，-18.83dB以上判定为1，检波动态范围小于20dB。在此基础上，加入窗函数可以减小频谱泄露，如图7和图8所示，截断获得0.8us频率12MHz正弦波在200MHz采样的情况下，加入hamming窗函数后进行频域分析，在18.75MHz的幅度为-40.97dB。由此可知在加入窗函数以后，检波的动态范围可以大大增加。但是要加入窗函数，需要找到合适的加窗位置，在实际应用中，操作复杂，不易实现。

基于以上问题，根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种移动门限的数字检波方法。如图9所示，本实施例中，所述方法包括：

S100：接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据。

S200：若所述功率数据大于初始门限值，则根据所述功率数据得到第一门限值并替换所述初始门限值，若所述功率数据连续小于等于所述初始门限值的次数达到预设次数，则根据预设次数的功率数据得到第二门限值并替换所述初始门限值。

S300：根据所述门限值进行数字检波。

本发明通过根据接收的波形信号的功率数据，确定采用第一门限值还是第二门限值。且当接收的波形信号的功率数据大于初始门限值时，根据波形信号的功率数据得到第一门限值并替代初始门限值，即适当提高初始门限值而防止误检波，当接收的波形信号的功率数据小于初始门限值时，可对功率数据进行累加，直到达到预设次数，根据预设次数的功率数据得到第二门限值，以确定噪声等其他信号的检波门限，防止检到噪声等其他信号。本发明中，第一门限值和第二门限值根据接收的波形信号的功率确定，根据波形信号的功率范围及时调整门限值，从而提高检波准确率，避免相邻频点的频谱泄露导致检波动态不足的问题，防止误检波。

作为一种优选的实施方式，所述初始门限值可设置为30000。当然，在实际应用中，初始门限值也可根据实际情况选用其他数值，本发明对此并不作限定。

作为一种优选的实施方式，所述第一门限值等于所述功率数据除以第一预设参数。优选的，所述第一预设参数可为8，当然，在实际应用中，第一预设参数也可根据实际情况选用其他数值，本发明对此并不作限定。则可通过以下公式确定第一门限值K1：

K1＝P/8。

其中，P为波形信号的功率数据。

通过将功率数据除以第一预设参数得到第一门限值，将替换得到的初始门限值与波形信号的功率数据关联，根据波形信号的功率数据调整得到合适的门限值进行检波可在保证频谱泄露在一定范围内的情况下避开噪声等其他信号的振幅范围，从而避免误检波。

作为一种优选的实施方式，所述预设次数可为4096。当然，在实际应用中，预设次数也可根据实际情况选用其他数值，本发明对此并不作限定。可以理解的是，当波形信号的功率数据连续小于等于初始门限值的次数小于4096时，可先对各个波形信号的功率数据进行叠累加，以便于当连续次数到达4096时，根据4096次的波形信号的功率数据得到第二门限值，采用第二门限值替换初始门限值进行数字检波。当连续次数未达到4096次即出现波形信号大于初始门限值的情况，则将累加的功率数据清除，根据大于初始门限值的波形信号的功率数据得到第一门限值，采用第一门限值替换初始门限值进行数字检波。

作为一种优选的实施方式，所述第二门限值等于预设次数的功率数据之和除以第二预设参数。优选的，所述第二预设参数可为256。当然，在实际应用中，第二预设参数也可根据实际情况选用其他数值，本发明对此并不作限定。则可通过以下公式确定第二门限值K2：

其中，P^k为第k次波形信号的功率数据，n为预设次数，m为第二预设参数。

下面通过一个具体例子来对本发明作进一步的说明。该具体例子中，初始门限值为30000，第一预设参数为8，预设次数为4096，第二预设参数为256，在移动门限检波过程中，对所有新得到的功率数据进行叠加，当有新得到的功率数据，功率数据大于当前的初始门限值时，则以功率数据的1/8作为新的初始门限值，并清零叠加的功率数据。如果一直没有大于当前门限的新数据出现，则以最近4096次数据的平均功率作为新的门限。其中可以把利用新的大数据获得的门限看作快移动门限，把叠加获得的平均功率门限看作慢移动门限，基于双门限的检波方案，可以有效解决频谱泄露造成的误检波问题。

当采用两个频点的FSK调制，中心频率间隔8MHz。如图10所示，计算获得的最大功率值为115266041，另一个频点泄露功率为2000000左右，则固定动态范围为17.61dB，和理论结果基本一致。采用动态门限方案,在没有有用信号时，门限由噪声的平均功率获得，在出现有用信号以后，门限由当前最大信号和噪声功率比较获得，在一段时间以内不出现新的大值，门限会重新回归平均功率门限。从实验结果可以看出，采用移动门限以后，检波过程中不会出现误将另一个相邻频点的泄露频谱误检的问题，移动门限检波方案可以有效提高检波的动态范围。

基于相同原理，本发明还公开了一种移动门限的数字检波系统。如图11所示，本实施例中，所述系统包括波形功率确定单元11、门限值确定单元12和数据检波单元13。

波形功率确定单元11用于接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据。

门限值确定单元12用于若所述功率数据大于初始门限值，根据所述功率数据得到第一门限值并替换所述初始门限值，若所述功率数据连续小于等于所述初始门限值的次数达到预设次数，根据预设次数的功率数据得到第二门限值并替换所述初始门限值。

数据检波单元13用于根据所述门限值进行数字检波。

由于该系统解决问题的原理与以上方法类似，因此本系统的实施可以参见方法的实施，在此不再赘述。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述方法。

下面参考图12，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。

如图12所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口606。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种移动门限的数字检波方法，其特征在于，包括：

接收波形信号并得到所述波形信号的功率数据；

根据所述门限值进行数字检波。

2.根据权利要求1所述的数字检波方法，其特征在于，所述初始门限值为30000。

3.根据权利要求1所述的数字检波方法，其特征在于，所述第一门限值等于所述功率数据除以第一预设参数。

4.根据权利要求3所述的数字检波方法，其特征在于，所述第一预设参数为8。

5.根据权利要求1所述的数字检波方法，其特征在于，所述预设次数为4096。

6.根据权利要求1所述的数字检波方法，其特征在于，所述第二门限值等于预设次数的功率数据之和除以第二预设参数。

7.根据权利要求6所述的数字检波方法，其特征在于，所述第二预设参数为256。

8.一种移动门限的数字检波系统，其特征在于，包括：

数据检波单元，用于根据所述门限值进行数字检波。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法。