CN112859019A - 一种脉内调制类型参数提取系统和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉内调制类型参数提取系统和使用方法，属于雷达信号参数校准技术领域，包括数字信道化模块、瞬时测频模块、脉内调制类型参数提取模块和辐射源信息模块，脉内调制类型参数提取系统基于数字信道化和瞬时测频的联合算法，信道个数为D，数字信道化模块包括D倍抽取滤波和过门限检测，瞬时测频模块包括瞬时测频、基本参数测量和PDW。中频数据经过D倍抽取滤波后输出的信号通过过门限检测筛选，得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行瞬时测频得到精确的频率值，进行基本参数测量得到到达时间、到达角、幅度、脉宽参数，经过编码形成完整的脉冲描述字输出，解决了现有技术要求的信噪比高，测量精度高、运算量大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及雷达信号参数校准技术领域，具体涉及一种脉内调制类型参数提取系统和使用方法。
背景技术
随着雷达技术的快速发展，常规雷达信号在电磁环境中的使用比例越来越少，新体制雷达不断地涌现，依据雷达的到达方向、到达时间、载频、脉宽和幅度五大参数来进行分选和识别已经变得非常困难，不能满足作战需要，对雷达信号的脉内特征识别变得极其迫切。
目前对脉内调制类型参数提取的方法主要有：时域自相关、调制域分析法、时序倒谱法等，这些方法都存在如下问题，要求信号的信噪比较高、对信号的幅度和相位的测量精度要求高、运算量大，不易于工程实现等。因此，现有标准仪器对复杂电磁环境信号脉内调制类型参数校准存在不足，需要进行改进。
发明内容
本发明提供一种脉内调制类型参数提取系统和使用方法，目的是解决现有技术提取脉内调制类型参数时要求的信噪比高，信号的幅度和相位的测量精度要求高、运算量大不易于工程实现的问题。
一种脉内调制类型参数提取系统，包括数字信道化模块、瞬时测频模块、脉内调制类型参数提取模块和辐射源信息模块，脉内调制类型参数提取系统基于数字信道化和瞬时测频的联合算法，信道个数为D，数字信道化模块包括D倍抽取滤波和过门限检测，瞬时测频模块包括瞬时测频、基本参数测量和PDW。
中频数据经过D倍抽取滤波后输出D个信道的输出信号，通过过门限检测筛选出中心频率所在的信道，得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行瞬时测频得到精确的频率值，进行基本参数测量得到到达时间(TOA)、到达角、幅度、脉宽(PW)参数，经过编码形成完整的脉冲描述字(PDW)输出，所述PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息。
进一步地，信道个数为D，D取决于硬件资源，取D＝2n，n为大于等于3的整数。
进一步地，脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型。
本发明同时还提供一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，采用上述脉内调制类型参数提取系统，按如下步骤进行：
S1、数字信道化模块采用频率化的手段，根据各信号的频率来分离输入信号，然后经过一个带宽为信道宽度的低通滤波器；
S2、对每个经D倍抽取滤波后的输出通道信号进行过门限检测，形成每个通道的信号包络，计算得到信号的脉宽(PW)和到达时间(TOA)，根据出现信号的信道号得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行精确测频后输出到基本参数测量处理，同时，对测得信号的幅度、频率、脉宽、到达时间以及到达角进行编码，经基本参数测量处理形成完整的脉冲描述字(PDW)输出；
S3、瞬时测频模块针对上述数字信道化模块中根据信号出现的信道位置来估计其频率；
S4、脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型；
S5、PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息；
至此，完成脉内调制类型参数提取。
进一步地，S1中，中心频率为f0，采样率为fs的中频数据经D倍抽取滤波后，每个信道信号的采样率是原来的1/D，输入信号s(n)是实信号，信道化处理后yD-1(m)是复信号。
进一步地，S2中，门限值设置为无中频数据输入时，信道中信号的噪底值。
进一步地，S3中，瞬时频率提取原理如下：
假设一个解析信号z(t)为：
z(t)＝|z(t)|exp[jφ(t)]＝|z(t)|cos(φ(t))+j|z(t)|sin(φ(t))
则解析信号z(t)的瞬时相位φ(t)定义：
解析信号z(t)的瞬时频率f(t)为：
对于信道个数为D的数字信道化结构，信道化之后的采样率是fs/D，信号的最大频率是fs/2D，无模糊相位的最大跳跃是π，前后两个相继样本的相位跳跃以π为容限。
进一步地，S3中，瞬时频率提取过程中，当绝对跳跃容限π通过±2π的整数倍数作为相位校正，即：
当相位值小于-π，通过+2π来作校正；
当相位值大于+π，通过-2π来作校正，校正后再计算信号的瞬时频率f(t)，计算公式为：
进一步地，接收机接收到的信号是脉冲形式，脉内调制类型参数提取针对脉宽内的瞬时频率进行。
进一步地，利用PDW中的脉冲到达时间以及脉宽参数，得到脉宽内的瞬时频率曲线。
本发明所取得的有益技术效果是：
针对复杂电磁场景中具有脉内调制特征的雷达信号，完成快速的脉内调制类型参数提取，进而实现脉内调制类型参数的校准，弥补标准仪器对复杂电磁环境信号脉内调制类型参数校准的不足，解决了现有技术提取脉内调制类型参数时要求的信噪比高，信号的幅度和相位的测量精度要求高、运算量大不易于工程实现的问题，实现了低信噪比下，快速提取脉内调制类型参数的目的，易于工程实现。
附图说明
图1是本发明其中一种具体实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，以下描述中提出的诸如特定系统结构、型号、技术参数等具体细节，仅为更好的理解本具体实施方式所做出的说明，而不是限定，不应因此影响本发明的保护范围。另外，对本领域技术人员来说应当知晓和理解的内容，此处不再赘述。
一种脉内调制类型参数提取系统的具体实施例，基于数字信道化和瞬时测频的联合算法，信道个数为D，D取决于硬件资源，一般选取2n，n为大于等于3的整数，n值越大计算效率越高，但对硬件资源的要求也越高，本具体实施例中取n＝5，D＝2n＝32。
如图1所示，一种脉内调制类型参数提取系统的具体实施例，包括数字信道化模块、瞬时测频模块、脉内调制类型参数提取模块和辐射源信息模块，数字信道化模块包括D倍抽取滤波和过门限检测，瞬时测频模块包括瞬时测频、基本参数测量和PDW。
中频数据经过D倍抽取滤波后输出D个信道的输出信号，通过过门限检测筛选出中心频率所在的信道，计算得到信号的脉宽(PW)、到达时间(TOA)等参数，得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行精确测频后输出到基本参数测量处理，同时，对测得信号的幅度、频率、脉宽、到达时间以及到达角进行编码，经基本参数测量处理形成完整的脉冲描述字(PDW)输出。脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型。PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息。
本具体实施例使用时按如下步骤进行：
S1、数字信道化模块采用频率化的手段，根据各信号的频率来分离输入信号。
基本的实现结构称为频率信道化的低通实现，作用是将每个信道通过下变频搬移到零中频，然后经过一个带宽为信道宽度的低通滤波器，每个滤波器对应输出一个信道的输出信号(不同信道用信道号区分，信道号依次为1、2、3……D)，本具体实施例中中心频率为f0，采样率为fs的中频数据经D倍抽取滤波后，每个信道信号的采样率是原来的1/D，输入信号s(n)是实信号，信道化处理后yD-1(m)是复信号。与现有技术采用时域自相关、调制域分析法或时序倒谱法等方法直接对中频数据处理的方式相比，本具体实施例将中频数据经过数字信道化后，被D个信道进行“稀释”降低了数据率，且能够提高信噪比，实现了降低了运算量、降低对中频数据信号的信噪比要求的效果。
S2、对每个经D倍抽取滤波后的输出通道信号进行过门限检测，形成每个通道的信号包络。
门限值设置为无中频数据输入时，信道中信号的噪底值，根据出现信号的信道号得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行瞬时测频得到精确的频率值，进行基本参数测量得到到达时间(TOA)、到达角、幅度、脉宽(PW)参数，经过编码形成完整的脉冲描述字(PDW)输出；
S3、瞬时测频模块针对上述数字信道化模块中根据信号出现的信道位置来估计其频率。
本具体实施例中的瞬时频率提取原理如下：
假设一个解析信号z(t)为：
z(t)＝|z(t)|exp[jφ(t)]＝|z(t)|cos(φ(t))+j|z(t)|sin(φ(t))
则解析信号z(t)的瞬时相位φ(t)定义：
解析信号z(t)的瞬时频率f(t)为：
由于数字相位存在相位模糊，需要进行解模糊。对于信道个数为D的数字信道化结构，信道化之后的采样率是fs/D，而信号的最大频率是fs/2D，这样无模糊相位的最大跳跃是π，所以前后两个相继样本的相位跳跃以π为容限。当绝对跳跃这个容限通过±2π的整数倍数作为相位校正，即：当相位值小于-π，通过+2π来作校正；当相位值大于+π，通过-2π来作校正，校正后再利用上述公式来计算信号的瞬时频率f(t)。
S4、脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型。
S5、PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息。
至此，完成脉内调制类型参数提取。
本具体实施例中，接收机接收到的信号数据首先通过数字信道化进行“下变频”和“稀释”，然后对信道化处理后的有信号输出的信道数据进行瞬时测频，得到频率与时间变化的曲线，用于后续的提取脉内调制类型参数。
脉内调制类型参数提取基于前面数字信道化、瞬时测频输出的PDW字和瞬时频率曲线进行。由于接收机接收到的信号是脉冲形式，脉内调制类型参数提取针对脉宽内的瞬时频率进行。利用PDW中的脉冲到达时间以及脉宽参数，得到脉宽内的瞬时频率曲线。与现有技术相比，对信号的幅度和相位测量精度要求低。
本具体实施例所取得的有益技术效果是：
将中频数据经过数字信道化后，通过D个信道进行“稀释”降低了数据率，且能够提高信噪比，与现有技术相比，实现了降低了运算量、降低对中频数据信号的信噪比要求的效果。利用PDW中的脉冲到达时间以及脉宽参数，得到脉宽内的瞬时频率曲线。与现有技术相比，对信号的幅度和相位测量精度要求低。解决了时域自相关、调制域分析法、时序倒谱法等现有技术提取脉内调制类型参数时要求的信噪比高，信号的幅度和相位的测量精度要求高、运算量大不易于工程实现的问题，实现了低信噪比下，快速提取脉内调制类型参数的目的，易于工程实现。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脉内调制类型参数提取系统，其特征在于，包括数字信道化模块、瞬时测频模块、脉内调制类型参数提取模块和辐射源信息模块，所述脉内调制类型参数提取系统基于数字信道化和瞬时测频的联合算法，信道个数为D，所述数字信道化模块包括D倍抽取滤波和过门限检测，所述瞬时测频模块包括瞬时测频、基本参数测量和PDW；
中频数据经过D倍抽取滤波后输出D个信道的输出信号，通过过门限检测筛选出中心频率所在的信道，得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行瞬时测频得到精确的频率值，进行基本参数测量得到到达时间(TOA)、到达角、幅度、脉宽(PW)参数，经过编码形成完整的脉冲描述字(PDW)输出，所述PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息。
2.根据权利要求1所述的一种脉内调制类型参数提取系统，其特征在于，所述信道个数为D，D取决于硬件资源，取D＝2n，n为大于等于3的整数。
3.根据权利要求2所述的一种脉内调制类型参数提取系统，其特征在于，所述脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型。
4.一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，采用权利要求1～3其中任意一项权利要求所述的脉内调制类型参数提取系统，按如下步骤进行：
S1、所述数字信道化模块采用频率化的手段，根据各信号的频率来分离输入信号，然后经过一个带宽为信道宽度的低通滤波器；
S2、对每个经D倍抽取滤波后的输出通道信号进行过门限检测，形成每个通道的信号包络，根据出现信号的信道号得到信号的频率范围，在瞬时测频模块中进行瞬时测频得到精确的频率值，进行基本参数测量得到到达时间(TOA)、到达角、幅度、脉宽(PW)参数，经过编码形成完整的脉冲描述字(PDW)输出；
S3、所述瞬时测频模块针对上述数字信道化模块中根据信号出现的信道位置来估计其频率；
S4、所述脉内调制类型参数提取模块根据不同脉内调制类型的瞬时频率曲线的表现形式不同来提取调制类型；
S5、所述PDW和脉内调制类型参数提取模块输出结果到辐射源信息；
至此，完成脉内调制类型参数提取。
5.根据权利要求4所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述S1中，中心频率为f0，采样率为fs的中频数据经D倍抽取滤波后，每个信道信号的采样率是原来的1/D，输入信号s(n)是实信号，信道化处理后yD-1(m)是复信号。
6.根据权利要求5所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述S2中，门限值设置为无中频数据输入时，信道中信号的噪底值。
7.根据权利要求6所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述S3中，瞬时频率提取原理如下：
假设一个解析信号z(t)为：
z(t)＝|z(t)|exp[jφ(t)]＝|z(t)|cos(φ(t))+j|z(t)|sin(φ(t))
则解析信号z(t)的瞬时相位φ(t)定义：
解析信号z(t)的瞬时频率f(t)为：
对于信道个数为D的数字信道化结构，信道化之后的采样率是fs/D，信号的最大频率是fs/2D，无模糊相位的最大跳跃是π，前后两个相继样本的相位跳跃以π为容限。
8.根据权利要求7所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述S3中，瞬时频率提取过程中，当绝对跳跃容限π通过±2π的整数倍数作为相位校正，即：
当相位值小于-π，通过+2π来作校正；
当相位值大于+π，通过-2π来作校正，校正后再计算信号的瞬时频率f(t)，计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述接收机接收到的信号是脉冲形式，脉内调制类型参数提取针对脉宽内的瞬时频率进行。
10.根据权利要求9所述的一种脉内调制类型参数提取系统的使用方法，其特征在于，所述利用PDW中的脉冲到达时间以及脉宽参数，得到脉宽内的瞬时频率曲线。
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