CN113259024A - 一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，包括：预估出当前状态下系统的噪声幅度，并根据噪声幅度确定幅度门限的下阈值；若数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若提取出有效信号，则确定该有效信号的幅度值，并根据幅度值将当前幅度门限下降预设值；若数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到超过阈值的无用信号，则逐步提高幅度门限，直至数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到的无用信号不超过阈值或预设的低能量信号不再被接收。本发明解决了在窄脉冲情况下，现有数字化接收机难以实现幅度检波门限自适应性问题。

Description

一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法

技术领域

本发明属于数字信道化接收机领域，更具体地，涉及一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法。

背景技术

现有技术提供一种中国专利文献 CN109975771A，专利文献名称为：基于信号三阶相位差分的宽带数字信道化方法，其针对大动态范围的信号检测的优化措施。由于数字信道化接收机信道较多，实现门限自动调整较为复杂，因此提出了使用多重相位差分的方法来实现检波门限归一化，从而便于对大瞬时动态信号进行检波。具体提到了幅度门限动态调整，主要解决强弱差别很大的信号在接收机中同时或前后间隔时间较短时，如何通过实时处理算法实现检波门限归一化，优化大瞬时动态信号的接收效能。但是该篇专利文献记载的方案不能实现根据已有信息提前预测调整检波门限，也没有考虑接收机内部/外部环境变化对性能的影响。

现有技术提供《宽带雷达信号频谱自适应感知方法与实现研究》的文献，论文主要研究内容是改进了一种基于数字信道化与可变带宽滤波器的宽带雷达信号频谱自适应感知架构，并研究改进了对跨道信号的判决方法。其中，针对幅度门限检测对噪声干扰敏感的问题提出了应用瞬时自相关的方法，有效滤除了数字信道化处理后的原始数据中的噪声，从而优化了门限检测性能。但是本论文主要针对跨道信号判决方法改进和门限检测性能优化，没有涉及检波门限自身的自适应方法。

现有技术提供《基于数字信道化的弱信号检测方法研究与实现》的文献，主要解决数字信道化接收机门限检测问题。主要解决思路为采用自相关累加和中值滤波理论相结合的方法提高待处理信号的信噪比，从而失效对输入低信噪比信号的有效检测。但是该论文主要针对弱信号检测方法改进，重点考虑2个强弱不同信号同时到达时，如何的通过自相关累加和中值滤波实现检波门限的调整。此方法不能实现根据已有信息提前预测调整检波门限，也没有考虑接收机内部/外部环境变化对性能的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，旨在解决现有技术不能实现根据已有信息提前预测调整数字信道化接收机的检波门限，没有涉及检波门限自身的自适应方法，也没有考虑接收机内部/外部环境变化对性能的影响问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，包括如下步骤：

预估出当前状态下系统的噪声幅度，并根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值；所述系统为数字信道化接收机当前工作的系统；所述幅度门限指的是数字信道化接收机的幅度门限；

若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若提取出有效信号，则确定该有效信号的幅度值，并根据所述幅度值将当前幅度门限下降预设值；

若所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到超过阈值的无用信号，则逐步提高所述幅值门限，直至所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到的无用信号不超过阈值或预设的低能量信号不再被接收；所述无用信号指的是无效信号和预设的低能量信号。

在一个可选的示例中，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，直至提取出有效信号，根据有效信号的幅度值将当前幅度门限下降预设值。

在一个可选的示例中，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，继续判断是否提取出有效信号，若一直未提取出有效信号，则直至幅度门限降低至所述下阈值。

在一个可选的示例中，所述定时截取的原始数据由数字信道化接收机所在的FPGA获取。

在一个可选的示例中，当环境中信号的强度低于阈值时，该信号被数字信道化接收机的幅度门限卡掉，且未被记录在定时截取的原始数据中。

在一个可选的示例中，所述门限预测调整方法由主处理器执行，实现对幅度门限的预测和自适应调整。

在一个可选的示例中，实时预估系统的噪声幅度，并动态调整所述幅度门限的下阈值。

在一个可选的示例中，所述根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值，具体为：

根据预设的噪声幅度与幅度门限下阈值的对应关系，确定对应的幅度门限下阈值。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明涉及一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，本方法通过分析外部信号变化情况和接收机自身工作状态(温度、工作阶段)等因素，可实现门限的提前动态预测，通过门限预调，可调高门限剔除不需要的低能量信号及噪声，或通过调低门限以有效检出低能量信号，提高数字信道化接收机处理效率及性能，并解决了在窄脉冲情况下，现有数字化接收机难以实现幅度检波门限自适应性问题。

附图说明

图1是本发明提供的一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法流程图；

图2是本发明提供的幅度门限预测和自适应调整的主要处理思路图。

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。

图1是本发明提供的一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法流程图；如图1所示，包括如下步骤：

S101，预估出当前状态下系统的噪声幅度，并根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值；所述系统为数字信道化接收机当前工作的系统；所述幅度门限指的是数字信道化接收机的幅度门限；

S102，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若提取出有效信号，则确定该有效信号的幅度值，并根据所述幅度值将当前幅度门限下降预设值；

S103，若所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到超过阈值的无用信号，则逐步提高所述幅度门限，直至所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到的无用信号不超过阈值或预设的低能量信号不再被接收；所述无用信号指的是无效信号和预设的低能量信号。

在一个可选的示例中，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，直至提取出有效信号，根据有效信号的幅度值将当前幅度门限下降预设值。

在一个可选的示例中，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，继续判断是否提取出有效信号，若一直未提取出有效信号，则直至幅度门限降低至所述下阈值。

在一个可选的示例中，所述定时截取的原始数据由数字信道化接收机所在的FPGA获取。

在一个可选的示例中，当环境中信号的强度低于阈值时，该信号被数字信道化接收机的幅度门限卡掉，且未被记录在定时截取的原始数据中。

在一个可选的示例中，所述门限预测调整方法由主处理器执行，实现对幅度门限的预测和自适应调整。

在一个可选的示例中，实时预估系统的噪声幅度，并动态调整所述幅度门限的下阈值。

在一个可选的示例中，所述根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值，具体为：

根据预设的噪声幅度与幅度门限下阈值的对应关系，确定对应的幅度门限下阈值。

在一个具体的实施例中，本发明提供的幅度门限预测和自适应调整的主要处理思路，如图2所示：

1.正常工作时，FPGA按设定好的门限参数以及数据打包规则对输入的信号进行处理；

2.FPGA按软件设定，每隔一段时间记录一段连续的原始采样数据以及对应时间段内数字信道化后各信道的原始幅度、相位信息，并发送给主处理器；

3.主处理器根据累积接收的信息，分析预估当前的内外部环境信息，对信号判决的幅度门限进行相应调整。

4.幅度门限动态设置主要目的是滤除一部分当前信号处理时不需要的信号，包括噪声以及部分能量较低暂时不需处理的信号等。

5.进行幅度门限预测和提前调整的目的是针对窄脉冲信号（200ns或更短），如果已经接收到窄脉冲信号并确定需要进行调整时，这时窄脉冲信号已经在原有接收参数下接收完成或接收了部分脉冲，无法实现在接收机参数设置较理想状态下进行实时接收的目的。

在一个更具体的实施例中，主处理器从累积的数据中提取出当前环境下噪声幅度、历史门限下信号检出频率、历史检出信号的幅度等信息进行幅度门限调整。本发明提供的主要调整思路如下：

1.预估出当前状态下的系统噪声幅度，将其作为幅度门限的下阈值设置根据；

2.若长时间收不到信号，则从定时截取的原始数据中提取可能被过高门限卡掉的信号的幅度值，根据该幅度值适当降低幅度门限；

3.由于原始数据为定时截取，因此存在环境中的较弱信号被高幅度门限卡掉同时也未被定时记录的数据截取到的情况。因此当截取的原始数据中也没有提取出有效信号时，根据一定策略逐步降低幅度门限，直到检出信号或门限达到下阈值。

4.正常数据侦测流程会提取出若干个超过幅度门限的信道数据，按照幅度进行排序后打包发送给主处理器。若一段时间内收到较多无用信号，则需要考虑适当提高幅度门限，以将无效或暂时不处理的低能量信号过滤掉，从而提高信号处理效率。

5.逐步提高幅度门限，直到检出信号数量符合预期或某些指定的低能量信号不再被检出。

进一步地，在一个更为具体的实施例中，本发明提供的门限预测自适应调整方法具体可包括如下步骤：

步骤1．在实时接收的基础上定时记录一批当前时刻信号特征信息和自身工作状态信息；

步骤2．信号特征信息主要包括已有信号数量、持续时间、脉冲描述字等信息；

步骤3．自身工作状态信息主要包括温度、工作阶段、内部监测点数据等；

步骤4．上层软件根据记录的信息特征信息分析预估当前及即将出现的信号环境，预测并动态调整下阶段的门限值；

步骤5．下阶段的门限值可以是一个单独值，也可以是多个顺序值加每个值持续时间的序列；

步骤6.上层软件将预测的下阶段门限值发送给主处理器，由主处理器进行检波门限的动态调整；

步骤7.进入步骤1循环工作，连续实现检波门限的预测和门限自适应调整。

可以理解的是，本发明提供一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，其相比现有技术的优势主要在于：

1．接收机在实时处理的基础上定时记录一批当前时刻信号特征，上层软件根据记录的信息分析预估当前及即将出现的信号环境，进而在应用层面实现检测门限预调，可通过预先调高门限剔除不需要的低能量信号及噪声；或通过预先调低门限以有效检出低能量信号，提高实时处理系统的效率及性能。

2．在考虑门限预测调整时，在考虑外部信号的变化情况的基础上，同时也将接收机自身的工作状态(温度、工作阶段)等因素作为了门限预测调整的影响因素。

3.现有方法均只涉及了通过实时流水信号处理方式动态调整检波门限的方法，实现资源要求较高，且在实时流水处理完成前，无法实现门限的提前预测调整，对于窄脉冲信号来说，现有方法仍有较大的局限性。而本发明在可兼容现有方法的基础上，通过分析已有信息和自身工作状态，可实现门限的提前动态预测，有效解决了现有技术的缺陷。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字信道化接收机幅度的门限预测调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

预估出当前状态下系统的噪声幅度，并根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值；所述系统为数字信道化接收机当前工作的系统；所述幅度门限指的是数字信道化接收机的幅度门限；

若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若提取出有效信号，则确定该有效信号的幅度值，并根据所述幅度值将当前幅度门限下降预设值；

若所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到超过阈值的无用信号，则逐步提高所述幅度门限，直至所述数字信道化接收机在第二预设时间段内接收到的无用信号不超过阈值或预设的低能量信号不再被接收；所述无用信号指的是无效信号和预设的低能量信号。

2.根据权利要求1所述的门限预测调整方法，其特征在于，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，直至提取出有效信号，根据有效信号的幅度值将当前幅度门限下降预设值。

3.根据权利要求1或2所述的门限预测调整方法，其特征在于，若所述数字信道化接收机在第一预设时间段内接收不到信号，则判断是否能从定时截取的原始数据中提取有效信号，若未提取出有效信号，则根据预设策略逐步降低当前幅度门限，继续判断是否提取出有效信号，若一直未提取出有效信号，则直至幅度门限降低至所述下阈值。

4.根据权利要求1所述的门限预测调整方法，其特征在于，所述定时截取的原始数据由数字信道化接收机所在的FPGA获取。

5.根据权利要求1所述的门限预测调整方法，其特征在于，当环境中信号的强度低于阈值时，该信号被数字信道化接收机的幅度门限卡掉，且未被记录在定时截取的原始数据中。

6.根据权利要求1所述的门限预测调整方法，其特征在于，所述门限预测调整方法由主处理器执行，实现对幅度门限的预测和自适应调整。

7.根据权利要求1所述的门限预测调整方法，其特征在于，实时预估系统的噪声幅度，并动态调整所述幅度门限的下阈值。

8.根据权利要求1或7所述的门限预测调整方法，其特征在于，所述根据所述噪声幅度确定幅度门限的下阈值，具体为：

根据预设的噪声幅度与幅度门限下阈值的对应关系，确定对应的幅度门限下阈值。

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