CN111273233A - 一种电子角反射器异步脉冲检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子角反射器异步脉冲检测方法，具体包括以下步骤：将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流；对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果；对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值；根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值；根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。本发明方法应用于脉冲体制电子角反射器异步脉冲检测，可解决由发射端和接收端异步产生的信号检测问题。

Description

一种电子角反射器异步脉冲检测方法及装置

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种电子角反射器异步脉冲检测方法及装置。

背景技术

目前电子角反射器主要实现对大型舰船类目标主要强散射点的模拟，其接收多波段主动辐射的电磁波信号，经过调制后向外转发目标模拟信号。该电子角反射器采用被动接收模式，除了对外部信号进行转发调制之外，还需对外部信号进行实时监测，包括接收及发射功率检测等，保证电子角反射器工作正常。由于采用空馈的方式，雷达与电子角反射器并无电气连接，时钟异步导致电子角反射器无法判断信号到达时刻，也就无法实时检测功率值。因此需要对电子角反射器进行异步脉冲检测来实现同步。

针对上述需求，常用的数字检波方法是在接收端加检波器，采用微波检波的方式得到波形的包络，FPGA通过对包络检测可以得到脉冲触发信号。但在没有检波器的情况下，则需要提供一种电子角反射器异步脉冲检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于脉冲体制电子角反射器由于发射端和接收端异步产生的信号检测问题，针对现有技术中的缺陷，提供了一种电子角反射器异步脉冲检测方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子角反射器异步脉冲检测方法，包括如下步骤：

S1、将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流；

S2、对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果；

S3、对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值；

S4、根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值；

S5、根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。

优选地，步骤S3中所述进行门限判断，得到移位寄存器的长度值具体包括：

当移位寄存器的第n+1项的幅度大于第n项的幅度且大于预置的第一阈值时，长度计数器开始计数，当移位寄存器的第n+p项的幅度小于所述第一阈值时，长度计数器的值p+2作为移位寄存器的长度值，其中n满足0<n<N，p满足0<p<N，N为最大脉冲宽度所对应的移位寄存器的长度值。

优选地，所述第一阈值为接收机噪声幅度的2.5倍。

优选地，步骤S4中所述判决规则为：

当移位寄存器的第1项与第p+2项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。

优选地，所述步骤S4中通过以下方式进行验证：

根据所述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则对三个所述初步脉冲触发周期值取平均值得到所述脉冲触发周期值。

优选地，所述第二阈值为接收机噪声幅度的3倍。

优选地，所述步骤S5包括以下步骤：

设置检测波门的周期等于所述脉冲触发周期值，检测波门的宽度大于所述脉冲宽度值；

对检测波门内的波形进行检测，若脉冲宽度值匹配，则判断为所述脉冲触发信号，若连续不满足三次，则返回步骤S3重新开始检测。

本发明还提供了一种电子角反射器异步脉冲检测装置，包括：

串并转换模块，用于将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流；

FFT处理模块，用于对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果；

移位寄存处理模块，用于对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值；

脉冲周期检测模块，用于根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值；

波门检测模块，用于根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。

优选地，所述脉冲周期检测模块根据下述判决规则对移位寄存器进行判决：

当移位寄存器的第1项与第p+2项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。

优选地，所述脉冲周期检测模块通过以下方式进行验证：

根据所述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则对三个所述初步脉冲触发周期值取平均值得到所述脉冲触发周期值。

实施本发明的电子角反射器异步脉冲检测方法，具有以下有益效果：

1、本发明方法应用于脉冲体制电子角反射器异步脉冲检测，可解决由发射端和接收端异步产生的信号检测问题，由于信号到达时间未定，需对接收信号进行连续的检测，因此本发明采用流水线的处理方式，对输入信号进行连续FFT处理，当处理得到的频谱分量值大于第一阈值时，则能够判断接收到了雷达发出的波形；

2、由于电子角反射器接收到的回波波形里除了含有雷达回波，可能还含有一些不同延时的杂波干扰，为了剔除杂波干扰引起的误触发，需对脉冲触发信号进行判决，经多次判决验证之后仍可满足条件的便作为最终的脉冲触发信号，根据脉冲触发信号的脉冲宽度值及周期值可推算出雷达发射信号的脉宽及重频等参数；

3、通过数字检波的方式可检测得到脉冲触发信号，利用脉冲触发信号采集电子角反射器接收及发射功率值，实时记录并上传至远控，可对功率进行实时检测，确保设备工作正常。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的电子角反射器异步脉冲检测方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的电子角反射器异步脉冲检测装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动的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。

如图1所示，本发明实施例一提供的电子角反射器异步脉冲检测方法，包括如下步骤：

首先，在步骤S1中，将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流。

该输入的AD数据为电子角反射器接收机变频后的中频数据。该步骤S1可以通过串并转换模块实现。在一个实施例中，该串并转换模块可以包括时钟管理芯片和AD采集芯片。例如采用型号为AD9516的时钟管理芯片及型号为AD5474的采集芯片硬件架构。其中AD5474的AD采集芯片输出数据为64位，即一个时钟输出4个点。为了便于进行实时流水线处理，需将数据转为串行输出。采用时钟ip核将AD随路时钟倍频至四倍，将64位AD接口模块输出信号输入至FIFO输入端，时钟采用AD随路时钟，FIFO输出端采用四倍时钟，则其输出结果便为16位串行输出。

随后，在步骤S2中，对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果。

本发明中对AD数据流进行流水线FFT(快速傅里叶变换)处理，获取处理之后的频域结果，其输出也采用流水线输出形式，可以保证实时检测。

具体地，本发明中采用FPGA FFT核对输入的AD数据流进行FFT运算，FFT核采用流水线处理方式及FFT点数可实时在线配置模式，在需要实时更改FFT点数时，需将复位信号提前拉高，确保参数及时更新。其中FFT点数根据最小脉冲宽度计算得到。FFT核输出会有一定的延时，该延时与FFT点数成正比，经延时后输出的频谱数据FFT结果依然为数据流形式，便于后续处理。采用流水线方式处理的优势在于实时性强，延时较小，可对输入数据进行连续不间断的处理。

随后，在步骤S3中对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值。

具体地，该步骤中根据先验信息可得知系统工作频点，结合采样率计算得到系统工作频点所在位置，输出的FFT结果呈现周期性。因此对每一组FFT结果取系统工作频点所在位置FFT结果，包括实部和虚部，将实部及虚部结果赋值给复数乘法求和ip核，计算得到的平方和结果赋值给移位寄存器。移位寄存器的长度需进行预处理。

其中，进行门限判断，得到移位寄存器的长度值具体包括：当移位寄存器的第(n+1)项的幅度大于第n项的幅度且大于预置的第一阈值时，长度计数器开始计数，当移位寄存器的第(n+p)项的幅度小于所述第一阈值时，长度计数器的值(p+2)即作为移位寄存器的长度值。

随后根据得到的移位寄存器的长度值，将移位寄存器的长度值与FFT点数相乘，即可得到脉冲宽度值。

在本发明中，预置的第一阈值可以取值为接收机噪声幅度的2.5倍。

随后在步骤S4中，根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值。

获取移位寄存器的长度值后，通过对移位寄存器进行判决，从而对脉冲触发周期进行检测。

具体地，对移位寄存器进行判决的判决规则为：当移位寄存器的第1项与第(p+2)项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。其中其余项具体指移位寄存器的第1项至第(p+2)项中，除去第3项至第p项之外的第1项、第2项、第(p+1)项和第(p+2)项。在一个实施例中，第二阈值可以取值为接收机噪声幅度的3倍。

进一步地，本发明步骤S4中通过以下方式进行验证：

根据上述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则完成初步脉冲检测，对三次判决得到的初步脉冲触发周期值取平均值得到脉冲触发周期值。本发明中第三阈值的取值为FFT点数对应的时间长度。

最后步骤S5中，根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。

为了降低误触发出现的概率，将步骤S3、步骤S4得到的脉冲宽度值和脉冲触发周期值作为已知参数，设置检测波门宽度及周期，完成对电子角反射器接收的异步脉冲的检测。具体实施时，可以采用如下方式进行：

设置检测波门的周期等于所述脉冲触发周期值，检测波门的宽度大于所述脉冲宽度值；

对检测波门内的波形进行检测，若脉冲宽度值匹配，则判断为所述脉冲触发信号，若连续不满足三次，则返回步骤S3重新开始检测。

至此，完成了电子角反射器异步脉冲检测。

请参阅图2，为根据本发明优选实施例的电子角反射器异步脉冲检测装置的模块框图。如图2所示，该装置包括：

串并转换模块100，用于将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流。其中输入的AD数据为电子角反射器接收机下变频后的中频数据，在一个实施例中，该串并转换模块100可以包括时钟管理芯片和AD采集芯片。例如采用型号为AD9516的时钟管理芯片及型号为AD5474的采集芯片硬件架构。该串并转换模块100执行的操作与前述方法中步骤S1一致，在此不再赘述。

该装置还包括FFT处理模块200，用于对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果。其中，FFT处理模块200通过输入信号端与串并转换模块100输出信号端连接，本发明中可以采用FPGA FFT核对输入的AD数据流进行FFT运算，FFT核采用流水线处理方式且点数可实时在线配置模式。其中FFT点数根据最小脉冲宽度计算得到。

具体地，FFT处理模块200输出信号端包括数据端口及FFT索引端口，数据端口用于顺序输出FFT结果。FFT索引端口用于提供输出点计数，以FFT点数为循环周期。该FFT处理模块200执行的操作与前述方法中步骤S2一致，在此不再赘述。

该装置还包括移位寄存处理模块300，用于对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值。该移位寄存处理模块300通过输入信号端与FFT处理模块200输出信号端连接，该移位寄存处理模块300执行的操作与前述步骤S3一致，在此不再赘述。

该装置还包括脉冲周期检测模块400，用于根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值。该脉冲周期检测模块400通过输入信号端与移位寄存处理模块300输出信号端连接，具体地，所述移位寄存处理模块300计算得到脉冲宽度值，产生脉冲触发信号，并将该脉冲触发信号输入至所述脉冲周期检测模块400。该脉冲周期检测模块400通过计数器实现对输入的脉冲触发信号的周期计数，并进行检测。

具体地，所述脉冲周期检测模块400可以根据下述判决规则对移位寄存器进行判决：

当移位寄存器的第1项与第p+2项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。

此外，所述脉冲周期检测模块400还可以通过以下方式进行验证：

根据所述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则对三个所述初步脉冲触发周期值取平均值得到所述脉冲触发周期值。

该脉冲周期检测模块400执行的其他操作与前述步骤S4一致，具体可参照前述相关内容。

该装置还包括波门检测模块500，用于根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门周期及宽度，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。该波门检测模块500通过输入信号端与移位寄存处理模块300及脉冲周期检测模块400输出信号端连接，具体地，脉冲周期检测模块400将检测得到的脉冲触发周期值输入至波门检测模块500；移位寄存处理模块300将产生的脉冲触发信号及计算得到的脉冲宽度值输入至所述波门检测模块500，该波门检测模块500根据第一次的脉冲触发信号结合所述脉冲触发周期值及脉冲宽度值产生波门。波门检测模块所执行的操作与前述步骤S5描述的一致，在此不再赘述。

应该理解地是，本发明的电子角反射器异步脉冲检测装置的原理与前面电子角反射器异步脉冲检测方法相同，因此对于电子角反射器异步脉冲检测方法的实施例的具体阐述也适用于电子角反射器异步脉冲检测装置。

综上所述，本发明方法应用于脉冲体制电子角反射器异步脉冲检测，可解决由发射端和接收端异步产生的信号检测问题。为了剔除杂波干扰引起的误触发，对脉冲触发信号进行判决，经多次判决之后仍可满足条件的便作为最终的脉冲触发信号，根据脉冲触发信号的脉冲宽度值及脉冲触发周期值可进一步计算得到雷达发射信号的脉宽及重频等参数。此外，通过本发明的异步脉冲检测方式可得到脉冲触发信号，利用脉冲触发信号采集电子角反射器接收及发射功率值，实时记录并上传至远控，可对电子角反射器的功率进行实时检测，确保设备工作正常。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流；

S2、对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果；

S3、对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值；

S4、根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值；

S5、根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。

2.根据权利要求1所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于，步骤S3中所述进行门限判断，得到移位寄存器的长度值具体包括：

当移位寄存器的第n+1项的幅度大于第n项的幅度且大于预置的第一阈值时，长度计数器开始计数，当移位寄存器的第n+p项的幅度小于所述第一阈值时，长度计数器的值p+2作为移位寄存器的长度值，其中n满足0<n<N，p满足0<p<N，N为最大脉冲宽度所对应的移位寄存器的长度值。

3.根据权利要求2所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于：所述第一阈值为接收机噪声幅度的2.5倍。

4.根据权利要求1所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于，步骤S4中所述判决规则为：

当移位寄存器的第1项与第p+2项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。

5.根据权利要求4所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于，所述步骤S4中通过以下方式进行验证：

根据所述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则对三个所述初步脉冲触发周期值取平均值得到所述脉冲触发周期值。

6.根据权利要求4所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于：所述第二阈值为接收机噪声幅度的3倍。

7.根据权利要求1-6任一所述的电子角反射器异步脉冲检测方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

设置检测波门的周期等于所述脉冲触发周期值，检测波门的宽度大于所述脉冲宽度值；

对检测波门内的波形进行检测，若脉冲宽度值匹配，则判断为所述脉冲触发信号，若连续不满足三次，则返回步骤S3重新开始检测。

8.一种电子角反射器异步脉冲检测装置，其特征在于，包括：

串并转换模块，用于将输入的AD数据转换为串行输出的AD数据流；

FFT处理模块，用于对AD数据流进行流水线FFT处理并输出FFT结果；

移位寄存处理模块，用于对FFT结果进行移位寄存处理，并进行门限判断，得到移位寄存器的长度值，并计算脉冲宽度值；

脉冲周期检测模块，用于根据判决规则对移位寄存器进行判决，得到周期性的脉冲触发信号，经验证得到脉冲触发周期值；

波门检测模块，用于根据所述脉冲宽度值和脉冲触发周期值设置检测波门宽度及周期，对电子角反射器接收的异步脉冲进行检测。

9.根据权利要求8所述的电子角反射器异步脉冲检测装置，其特征在于，所述脉冲周期检测模块根据下述判决规则对移位寄存器进行判决：

当移位寄存器的第1项与第p+2项的幅度最小且小于预置的第二阈值，第3项至第p项的幅度均大于其余项且大于所述第一阈值，此时两次触发之间的时间间隔作为初步脉冲触发周期值。

10.根据权利要求9所述的电子角反射器异步脉冲检测装置，其特征在于，所述脉冲周期检测模块通过以下方式进行验证：

根据所述判决规则对移位寄存器进行连续三次判决，若三次得到的所述初步脉冲触发周期值的误差小于预置的第三阈值，则对三个所述初步脉冲触发周期值取平均值得到所述脉冲触发周期值。

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