CN114745301B - 高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统，涉及信号检测技术领域。本发明充分利用双频谱检测优势，相比于同点数的单频谱检测，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的具有多普勒的信号检测，准确率高；同时本发明原理简单，运算量小，占用FPGA的RAM资源少，控制参数设置灵活，可适用高动态环境，具有更高的工程实用价值。

Description

高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，具体涉及一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统。

背景技术

随着航空航天技术的发展，各国对高速飞行器的测控通信技术研究越来越重视。由于高速运动飞行器的轨道存在不确定性，传统测控设备根据轨道预报，要在远距离快速的捕获、跟踪上目标存在很大困难。解决这一问题的关键就是如何在宽空域、高动态、低信噪比环境中快速侦测到飞行器发出的遥测信号。因此，对宽空域、高动态、低信噪比环境下的遥测信号侦测研究具有重要意义。

为了在宽空域、高动态、低信噪比环境中快速侦测飞行器的单频遥测信号，将数字阵列多波束引入到单频信号侦测中。目前对于单频信号的检测是基于FFT方法，但是当存在多普勒情况，若多普勒频率的变化率超过了FFT的分辨率，则不利于单频信号的检测，而增加FFT的点数则会大大增加计算资源。即现有的单频信号检测方法无法兼顾计算资源和准确率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统，解决了现有的单频信号检测方法无法兼顾计算资源和准确率的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法，包括：

S1、获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

S2、基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；

S3、对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；

S4、将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

优选的，所述S1包括：

S101、对空域进行波束划分，得到并存储平面阵列坐标；

S102、对平面阵列各阵元对应的校正误差进行存储；

S103、对于任一波束的指向角度，计算理想多波束方向系数；

S104、将所有阵元的理想多波束方向系数与对应的校正误差进行复数乘法运算，得到校正后的多波束方向系数。

优选的，所述理想多波束方向系数为：

＝A_m*[cos(2πf₀*τ_mn)+j*sin(2πf₀τ_mn)]

＝BI_m+j*BQ_n

其中，

v＝sinθ；

为阵元坐标，其下标m＝0,1,…,M-1，n＝0,1,…,N-1，常数M，N分别为阵列沿X、Z轴方向的阵元个数；

θ为方位角和俯仰角；

c为光速；

f₀为信号的载波频率；

A_m为多波束方向系数的幅度加权；

BI_m，BQ_n为理想波束系数的实部和虚部。

优选的，所述步骤S2包括：

对于载波频率为f₀的信号x(n)，其复数表达式为：

x(n)＝XI(n)+j*XQ(n)

当信号x(n)入射到阵面上，其阵列接收信号可表示为：

其中，

为多波束方向系数；

v(n)为阵列接收通道的加性复高斯白噪声；

BI′_m，BQ′_n为多波束方向系数实部和虚部。

优选的，所述S3包括：

S301、对波束合成数据进行滤波；

S302、对滤波后的各个波束进行双频FFT运算，包括：

增加一个移频FFT，移频量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测，若FFT点数为N，则当输入信号为x(n)时，频移运算为：

频移计算所需的N个频移因子

事先存储成文件；

S303、对双频FFT运算进行非相关累积，累积次数M累积长度为L＝M*N；

S304、获取累积之后的各个波束各个频点功率值，选取每个波束信号功率峰值以及相应的索引号，并以索引号为中心，根据外部输入窗口值，窗口内对噪声进行累积，获取信号附近的噪声功率值。

优选的，所述S4包括：

S401、对信号功率值进行选大操作，获取相应的峰值波束号；

S402、根据外部输入的相邻波束查找表，获取峰值波束号相邻的若干个波束的波束号；

S403、将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为检测出单频信号，输出单频信号的波束功率值及相应的波束索引号，以及相邻的个波束的功率值和波束索引号。

优选的，所述方法还包括：

S5、将峰值最大的波束和相邻的若干个波束发送至波控板进行测角。

第二方面，本发明提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测系统，包括：

系数计算模块，用于获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

波束合成模块，用于基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；

双频谱检测模块，对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；

判断模块，用于将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其存储用于高动态低信噪比的单频信号的检测的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上述所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上述所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

(三)有益效果

本发明提供了一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明的一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法，通过获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。本发明充分利用双频谱检测优势，相比于同点数的单频谱检测，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的具有多普勒的信号检测，准确率高；同时本发明原理简单，运算量小，占用FPGA的RAM资源少，控制参数设置灵活，可适用高动态环境，具有更高的工程实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明实施例一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法的框图；

图2为本发明实施例提供的阵面坐标系示意图；

图3为为本发明的实施例提供的测角曲线图；

图4为低通滤波器的低通响应；

图5为不同积累时间下，多普勒频率变化量与FFT分辨率的变化曲线；

图6为本发明实施例提供的虚警概率P_FA＝10^-6，无多普勒调制的单频情况下的检测概率随信噪比变化曲线；

图7为本发明实施例提供的虚警概率P_FA＝10^-6，有多普勒调制的单频情况下的检测概率随信噪比变化曲线；

图8为本发明实施例提供的虚警概率P_FA＝10^-6，有多普勒调制的单频，且增加频移情况下的检测概率随信噪比变化曲线。

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，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。

本申请实施例通过提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统，解决了现有的单频信号检测方法无法兼顾计算资源和准确率的技术问题，实现在不改变FFT点数情况下，对高动态低信噪比的单频信号进行快速准确的检测。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

为了在宽空域、高动态、低信噪比环境中快速侦测飞行器的单频遥测信号，将数字阵列多波束引入到单频信号侦测中，希望既可以利用多波束同时或扫描覆盖整个观测空域，提高测控设备的捕获能力，又可以在低信噪比、高动态环境下快速、准确的侦测到信号，提高信号侦测的正确率。传统的波束合成是基于偏馈的抛物面实现的，其功能单一无法同时形成多个波束；而基于数字阵列的相控阵波束合成具有波束多，增益高，空域扫描覆盖范围广，设计灵活等特点，可以实现对高速飞行器遥测信号的快速侦测。因此，本发明实施例的高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统，充分发挥数字阵列多波束的体制优势，利用利用双频谱检测方法，在不改变FFT点数情况下，实现在获得高接收增益、宽空域覆盖以及兼顾计算资源的同时，提高在低信噪比、高动态环境下的信号快速侦测的正确率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法，如图1所示，包括：

S1、获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

S2、基于数字波束合成原理和多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；

S3、对多个波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；

S4、将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

本发明实施例充分利用双频谱检测优势，相比于同点数的单频谱检测，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的具有多普勒的信号检测，准确率高；同时本发明实施例原理简单，运算量小，占用FPGA的RAM资源少，控制参数设置灵活，可适用高动态环境，具有更高的工程实用价值。

下面对各个步骤进行详细描述：

在步骤S1中，获取并存储平面阵列坐标和波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数，具体实施过程如下：

S101、对空域进行波束划分，得到并存储平面阵列坐标。具体为：

将任意平面阵列直角坐标系(X，Y，Z)的原点O取在阵列几何中心，平面阵列位于XOY或XOZ平面内，不论平面阵列位于哪个平面内，阵列坐标量化处理方法是相同的，以下如无特殊说明，均以平面阵列位于XOZ平面内讨论，则任一阵元坐标为(x_m，z_n)，m＝1,2…M，n＝1,2…N其中，M，N为阵列中阵元个数。对坐标进行量化处理，量化位数为N_ArrayBit，可得整数型量化阵列坐标向量为：

其中，

式中，|.|表示实数求绝对值运算，上标T表示转置运算。

S102、对平面阵列各阵元对应的校正误差(CI_m,CQ_n),m＝1,2,…,M,n＝1,2,…,N进行存储。

S103、对于任一波束的指向角度(包括方位角θ和俯仰角

)，实时计算对应的量化方向余弦向量和理想多波束方向系数。具体为：

平面阵位于XOZ平面内，其几何中心为坐标原点，Z轴与平面阵的旋转轴重合，指向船/车尾，Y轴垂直于阵面，X轴满足右手准则，如图2所示。入射方向OP在XOY平面内投影为OA。定义

为方位角，θ为俯仰角，其取值范围分别为θ∈(-90°,90°)，/>

当入射方向为/>

时，入射方向与X轴和Z轴夹角的方向余弦值可分别表示为：

v＝sinθ

对于某一阵元坐标为

其中下标m＝0,1,…,M-1，n＝0,1,…,N-1，常数M，N分别为阵列沿X、Z轴方向的阵元个数，则该阵元相对于参考点的时延差为：

其中，c为光速。

由此可得理想多波束方向系数为：

其中，f₀为信号的载波频率，A_m为多波束方向系数的幅度加权。

由此可得任一阵元的理想波束系数的实部BI_m和虚部BQ_n。重复上述步骤，可以得到任一波束指向对应的所有阵元的理想波束系数(BI_m,BQ_n),m＝1,2,…,M,n＝1,2,…,N。

S104、将所有阵元的理想多波束方向系数(BI_m,BQ_n)与对应的整数型量化校正误差(CI_m,CQ_n),m＝1,2…M,n＝1,2…N,进行复数乘法运算，并进行四舍五入处理，可得校正多波束方向系数实部BI′_m和虚部BQ′_n。

在步骤S2中，基于数字波束合成原理和平面阵列的多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的m(在本发明实施例中，m＝144)个波束数据。具体实施过程如下：

所述不同波束指向的144个波束为：一个波束指向对应一个方向余弦，根据天线的阵元坐标和工作频率，可得到一组相应的导向矢量，将导向矢量与子阵接收到的天线信号进行乘加运算，即可获得一个波束指向的波束；

对于载波频率为f₀的信号x(n)，其同样为复数形式，表达式为：

x(n)＝XI(n)+j*XQ(n)

当信号x(n)入射到阵面上，其阵列接收信号可表示为：

其中，v(n)为阵列接收通道的加性复高斯白噪声。

在步骤S3中，对波束合成数据y(n)进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值。具体实施过程如下：

S301、对波束合成数据进行滤波，设计滤波器为低通滤波，采样频率为Fs(Fs＝30MHz)，带宽为B_nMHz(B_n＝2MHz)，并对输出信号进行抽取和截位处理，抽取比率为D(D＝10)，相应的输出信号的采样频率fs＝Fs/D(fs＝3MHz)。

S302、对滤波后的各个波束进行双频FFT运算，点数为N(N＝1024)。

考虑到多普勒效应，单频信号存在落入FFT的两个相邻频点而导致检测性能损失的可能，增加一个移频FFT，移频量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测。若FFT点数为N，则当输入信号为x(n)时，频移运算为：

频移计算所需的N个频移因子

事先存储成文件。

S303、对双频FFT运算进行非相关累积，累积次数M(M＝32)，累积长度为L＝M*N(L＝32768)。

S304、获取累积之后的各个波束各个频点功率值，选取每个波束信号功率峰值以及相应的索引号peak_idx，并以索引号为中心，根据外部输入窗口值，窗口内对噪声进行累积，获取信号附近的噪声功率，窗口大小由参考窗长度thr_win(thr_win＝8)和保护窗决定protect_win(protect_win＝4)，峰值中心左侧的窗口为[peak_idx-8,peak_idx-4]，峰值中心右侧的窗口位[peak_idx+4,peak_idx+8]。

在步骤S4中，将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。具体实施过程如下：

需要说明的是，在具体实施过程中，还包括输出单频信号的波束功率值及相应的波束索引号，以及相邻的6个波束的功率值和波束索引号。

S401、对信号功率值进行选大操作，获取相应的峰值波束号。

S402、根据外部输入的相邻波束查找表，获取峰值波束号相邻的n-1(n＝7)个波束的波束号。相邻波束索引查找表提前存储在FPGA中的RAM中，共有144个波束，每个波束的相邻波束个数为n(n＝7)，表的格式如下所示：

表1相邻波束索引查找表

S403、将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为检测出单频信号，输出相应的n(n＝7)个波束功率值及相应的波束索引号。

在步骤S5中，采用相邻7个波束进行拟合测角，1个主波束(上述信号检测信号功率最大的一个波束)和6个相邻的辅助波束，将得到的7个波束送至波控板用于后续的测角。具体实施过程如下：

波控计算机收到融合输出的多波束测角数据后，进行波束测角计算处理，任务目标粗相关处理、目标精相关处理、阵面系到大地系坐标变换处理、目标相关处理、目标跟踪滤波处理、大地系到阵面系坐标变换处理，波束指向角计算处理。图3为根据多波束测角信息得到的目标轨迹曲线，实现系统对目标的稳定跟踪、遥测、测量。

下面对本发明实施例进行验证：

基于本发明详细技术方案，利用双FFT计算进行高动态单频信号检测。下面就实际情况进行性能分析。

首先，信号检测之前需按带宽2MHz进行低通滤波和10倍抽取，将采样率变为3MHz。该低通滤波器的频率响应，如图4所示。经低通滤波后，单载波信号的信噪比提高10.97dB。

若按前述最大速度和最大加速度计算多普勒频率变化量，则不同积累时间下，多普勒频率的变化量、FFT频谱的分辨率的变化曲线如图5所示。在累积时间内，若多普勒频率的变化量超过了FFT的分辨率，则FFT对信号的累积将破坏积累增益，这不利于单载波信号检测。由图可知，当积累时间为2.4ms时，FFT的分辨率略大于多普勒频率的变化量，若采样率为3MHz，该积累时间内最多采集2.4ms*3MHz＝7200个样本。

当单频信号的载波频率正好落在FFT的离散频点附近时，该积累时间可以获得足够高的积累增益，但当载波频率落在相邻两个离散频点的平均值附近时，将会损失FFT的积累增益。单频信号载频不确定性(由多普勒频率变化引起)带来的积累增益损失在低信噪比情况下，将会影响信号的检测性能。

下面主要讨论在高斯白噪声情况下，考虑多谱勒频率影响，基于FFT的频谱检测性能。考虑输入信号x(n)是待检测信号s(n)与高斯白噪声的叠加，即：

x(n)＝s(n)+v(n)

其中，待检测信号

A为幅度，/>

为瞬时相位，在本系统中，该相位是由多普勒变化引起的。v(n)是零均值、方差为2σ_v2复高斯白噪声。经N点加窗FFT后，第k个频点的输出信号为：

其中，w(n)为窗函数，V(k)是由高斯白噪声v(n)产生的，它是零均值、方差为

的复高斯随机过程。因此，第k个频点的输出信噪比为：

当对不同时刻的频点输出进行M次积累后，

服从自由度为2M，非中心Chi分布/>

当输入信号仅包含高斯白噪声时，服从自由度为2M的中心chi分布

因此，给定检测门限/>

时，由虚警概率P_FA可计算出比例因子T。

当输入信号为单频信号，载波无多普勒调制，单次FFT运算，且角频率与第k个频点重合时，加窗FFT的信噪比增益为

情况1、无多普勒调制的单频信号：

考虑虚警察概率P_FA＝10^-6，输入单频信号的信噪比(滤波抽取前)在-45dB～-20dB之间变化，FFT点数和非相干积累次数如下表所示，相应的检测概率随信噪比变化曲线如图6所示。

表2虚警概率P_FA＝10^-6，不同积累次数，FFT点数下的检测损失与门限

情况2：存在多普勒调制的单频信号，单频信号的载波在如下变化范围内取值：

载波多普勒变化范围：±1MHz；载波多普勒变化率：±200kHz/s；载波多普勒二次变化率：±30kHz/s²

考虑虚警概率P_FA＝10^-6，单频载波初始值为频率分辨率的一半。输入单频信号的信噪比(滤波抽取前)在-45dB～-20dB之间变化，相应的检测概率随信噪比变化曲线如图7所示。

表3虚警概率P_FA＝10^-6，不同积累次数，FFT点数下的检测损失与门限

与无多普勒调制相比，积累次数大于1时，存在多普勒调制的单频信号检测性能存在3dB左右的损失，这主要是单频信号可能会落入FFT的相邻两个频点之和，在低信噪比下带来积累增益损失。对于FFT点数16384，单次FFT的频率分辨率小于多普勒频率的变化范围，其检测性能损失约9dB。

为了改善低信噪比检测性能，可以考虑增加一个移频FFT，移频量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测。其他条件不变，检测采用双FFT方案。FFT点数和非相干积累次数如下表所示，相应的检测概率随信噪比变化曲线如图8所示。下表同时给出了当检测概率为99.4％时，信噪比检测门限，以及相对于FFT点数16384，积累次数为1的信噪比检测损失。

表4虚警概率P_FA＝10^-6，不同积累次数，FFT点数下的检测损失与门限

由此可知，相比于单FFT，双FFT方法获得了至少2dB的增益。

本发明实施例还提供了一种高动态低信噪比的单频信号的检测系统，包括：

系数计算模块，获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

波束合成模块，用于基于数字波束合成原理和多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的m个波束合成数据；

双频谱检测模块，用于对波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；

判断模块，用于将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

可理解的是，本发明实施例提供的高动态低信噪比的单频信号的检测系统与上述高动态低信噪比的单频信号的检测方法相对应，其有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参考高动态低信噪比的单频信号的检测方法中的相应内容，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储用于高动态低信噪比的单频信号的检测的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上述所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上述所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明实施例充分利用双频谱检测优势，相比于同点数的单频谱检测，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的具有多普勒的信号检测，准确率高；同时本发明实施例原理简单，运算量小，占用FPGA的RAM资源少，控制参数设置灵活，可适用高动态环境，具有更高的工程实用价值。

2、本发明实施例提供了一种利用数字多个波束同时覆盖观测空域，多波束并行检测的新方法，提高了测控系统的侦测能力，更有利于低信噪比、高动态环境的信号捕获。

3、本发明实施例充分利用数字波束的高增益、空域滤波特性，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的信号检测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (9)

1.一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，包括：

S1、获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

S2、基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；

S3、对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值，包括：

S301、对波束合成数据进行滤波；

S302、对滤波后的各个波束进行双频FFT运算，包括：

增加一个频移FFT，频移量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测，若FFT点数为N，则当输入信号为x时，频移运算为：

频移计算所需的N个频移因子

事先存储成文件；

S303、对双频FFT运算进行非相关累积，累积次数M累积长度为L＝M*N；

S304、获取累积之后的各个波束各个频点功率值，选取每个波束信号功率峰值以及相应的索引号，并以索引号为中心，根据外部输入窗口值，窗口内对噪声进行累积，获取信号附近的噪声功率值；

S4、将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

2.如权利要求1所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述S1包括：

S101、对空域进行波束划分，得到并存储平面阵列坐标；

S102、对平面阵列各阵元对应的校正误差进行存储；

S103、对于任一波束的指向角度，计算理想多波束方向系数；

S104、将所有阵元的理想多波束方向系数与对应的校正误差进行复数乘法运算，得到校正后的多波束方向系数。

3.如权利要求2所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述理想多波束方向系数为：

其中，

v＝sinθ；

为阵元坐标，其下标m＝0,1,…,M-1，n＝0,1,…,N-1，常数M，N分别为阵列沿X、Z轴方向的阵元个数；

θ为方位角和俯仰角；

c为光速；

f₀为信号的载波频率；

A_m为多波束方向系数的幅度加权；

BI_m，BQ_n为理想波束系数的实部和虚部。

4.如权利要求1所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

对于载波频率为f₀的信号x(n)，其复数表达式为：

x(n)＝XI(n)+j*XQ(n)

当信号x(n)入射到阵面上，其阵列接收信号可表示为：

其中，

为多波束方向系数；

v(n)为阵列接收通道的加性复高斯白噪声；

BI′_m，BQ′_n为多波束方向系数实部和虚部。

5.如权利要求1～4任一所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述S4包括：

S401、对信号功率值进行选大操作，获取相应的峰值波束号；

S402、根据外部输入的相邻波束查找表，获取峰值波束号相邻的若干个波束的波束号；

S403、将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为检测出单频信号，输出单频信号的波束功率值及相应的波束索引号，以及相邻的个波束的功率值和波束索引号。

6.如权利要求5所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

S5、将峰值最大的波束和相邻的若干个波束发送至波控板进行测角。

7.一种高动态低信噪比的单频信号的检测系统，其特征在于，包括：

系数计算模块，用于获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；

波束合成模块，用于基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；

双频谱检测模块，对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值，包括：

S301、对波束合成数据进行滤波；

S302、对滤波后的各个波束进行双频FFT运算，包括：

增加一个频移FFT，频移量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测，若FFT点数为N，则当输入信号为x时，频移运算为：

频移计算所需的N个频移因子

事先存储成文件；

S303、对双频FFT运算进行非相关累积，累积次数M累积长度为L＝M*N；

S304、获取累积之后的各个波束各个频点功率值，选取每个波束信号功率峰值以及相应的索引号，并以索引号为中心，根据外部输入窗口值，窗口内对噪声进行累积，获取信号附近的噪声功率值；

判断模块，用于将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储用于高动态低信噪比的单频信号的检测的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1～6任一所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1～6任一所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法。

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