CN116256710A - 一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，涉及雷达技术领域，该方法将脉冲序列划分为若干个序列组利用至少两个处理核并行处理，每个处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出所述序列组的候选时间差值，然后利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新所述序列组的候选时间差值，合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值即可确定雷达脉冲重复间隔。该方法可以采用多处理核并行处理，提高了处理速度和处理效率，且每个处理核的数据访问量和数据处理量均较小，对处理核的算力要求较低，能够快速有效的估算确定雷达脉冲重复间隔，尤其适用于小型平台对高密度脉冲的实时处理。

Description

一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其是一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法。

背景技术

随着科技的不断发展，雷达在军事上的应用越来越广泛。为了获取敌方雷达信息，侦察技术的要求也越来越高。雷达信号分选是指从雷达接收机接收到的随机交错的脉冲流中，将同一雷达的脉冲信号分离出来的过程，雷达信号的一个重要特征是在时间分布上具有一定的规律性，基于该特征，目前传统的做法是利用脉冲重复间隔(PRI)来实现雷达信号分选，因此对雷达信号的PRI的估计就很重要。

目前常用的对雷达信号的PRI的估计方法为：对雷达信号的脉冲到达时间逐阶求差分得到差分值，对得到的差分值做直方图分选，从直方图中选出可能的PRI的估计值。这种PRI估计方法的运算过程较为复杂，对算力要求较高且处理速度慢，很难在算力有限的小型平台上应用。

发明内容

本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，本申请的技术方案如下：

一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，该方法包括：

将按照到达时刻的时序关系排列的脉冲序列按照处理核的数量划分为若干个序列组，每个序列组包含对应时间段内到达的若干个脉冲；

将每个序列组分别分配给一个处理核、利用至少两个处理核并行处理，每个处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出序列组的候选时间差值，每个序列组的候选时间差值包括序列组中最小的两个时间间隔，每个时间间隔是到达时刻相邻的两个脉冲之间的时间间隔；

利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新序列组的候选时间差值，相邻的两个序列组对应的时间段在时序上相邻；

合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值，两个目标时间差值是整个脉冲序列中最小的两个时间间隔；

基于确定得到的两个目标时间差值得到雷达脉冲重复间隔。

其进一步的技术方案为，基于确定得到的两个目标时间差值得到雷达脉冲重复间隔，包括：

若确定得到的两个目标时间差值呈倍数关系，则确定雷达脉冲重复间隔等于两个目标时间差值中的最小值，否则确定雷达脉冲重复间隔等于两个目标时间差值中的次小值。

其进一步的技术方案为，每个处理核保存并输出对应的序列组中的脉冲的最早到达时刻以及最晚到达时刻；利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新序列组的候选时间差值，包括：

基于每个处理核输出的对应的序列组的候选时间差值、脉冲的最早到达时刻、脉冲的最晚到达时刻，利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新序列组的候选时间差值。

其进一步的技术方案为，利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新序列组的候选时间差值，包括对于任意相邻的第p个序列组和第p-1个序列组：

确定第p个序列组中的脉冲的最早到达时刻，与第p-1个序列组中的脉冲的最晚到达时刻之间的时间间隔，作为第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔；

利用第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔更新第p个序列组的候选时间差值；

其中，第p个序列组和第p-1个序列组具有相邻关系，且第p-1个序列组对应的时间段在时序上早于第p个序列组对应的时间段，p的起始值为2。

其进一步的技术方案为，利用第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔更新第p个序列组的候选时间差值，包括：

确定第p个序列组的更新后的候选时间差值包括：处理核输出的第p个序列组的候选时间差值中包含的两个时间间隔，以及第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔中较小的两个时间间隔。

其进一步的技术方案为，处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出序列组的候选时间差值，包括：

处理核按照到达时刻的时序关系依次遍历序列组中的各个脉冲，将遍历到的第二个的脉冲的到达时刻与遍历到的第一个脉冲之间的到达时刻之间的时间间隔同时作为候选时间差值中的两个时间间隔；

从n＝3开始，利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新候选时间差值中的时间间隔，直到遍历完成对应的序列组中的所有脉冲。

其进一步的技术方案为，处理核在确定得到候选时间差值中的初始的两个时间间隔后删除遍历到的第一个脉冲；在遍历过程中，在利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新候选时间差值中的时间间隔后，删除遍历到的第n-1个脉冲；在遍历完成序列组中的所有脉冲最终得到序列组的候选时间差值后，删除遍历到的最后一个脉冲。

其进一步的技术方案为，利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新候选时间差值中的时间间隔，包括：

确定更新后的候选时间差值中包括：遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔，以及更新前候选时间差值中包括的两个时间间隔中较小的两个时间间隔。

其进一步的技术方案为，合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值，包括：

将各个序列组的候选时间差值中包括的所有时间间隔中最小的两个时间间隔作为两个目标时间差值。

其进一步的技术方案为，将按照到达时刻的时序关系排列的脉冲序列按照处理核的数量划分为若干个序列组，包括：

当脉冲序列中包括的脉冲的数量能够按照处理核的数量等分时，每个序列组包含的脉冲的数量相等；

当脉冲序列中包括的脉冲的数量不能够按照处理核的数量等分时，任意两个序列组包含的脉冲的数量的差值不超过数量差阈值。

本申请的有益技术效果是：

本申请公开了一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，该方法提供了一种全新的确定雷达脉冲重复间隔的方法，该方法可以采用多处理核并行处理，提高了处理速度和处理效率，且每个处理核的处理过程也较为简单，数据访问量小，数据处理量小，对处理核的算力要求较低，能够快速有效的估算确定雷达脉冲重复间隔，尤其适用于小型平台对高密度脉冲的实时处理。

另外该方法相比于传统的直方图估算方法来说，无需存储脉冲数据，因此不会占用过多的存储空间，降低了对内存资源的占用，非常适合内存资源有限的小型平台。

附图说明

图1是本申请一个实施例中的雷达脉冲重复间隔估计方法的方法流程图。

图2是本申请一个实施例中一个处理核处理对应的序列组得到候选时间差值的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，请参考图1所示的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤100，将按照到达时刻的时序关系排列的脉冲序列按照处理核的数量划分为若干个序列组。

本申请的方法适用于多处理核平台，也即包含至少两个处理核，每个处理核对应处理一个序列组，因此序列组的数量与处理核的数量相等。每个序列组包含对应时间段内到达的若干个脉冲，不同的序列组对应的时间段在时序上相互独立且不重叠。

在一个实施例中，在对脉冲序列划分序列组时，应该尽可能使得各个序列组中包含的脉冲的数量相等，由此使得各个处理核处理的数据量大致相等，在各个处理核的算力基本相等的情况下，可以使得各个处理核的处理耗时基本相等，从而提高并行处理的时间同步性。基于这一原则，当脉冲序列中包括的脉冲的数量能够按照处理核的数量等分时，每个序列组包含的脉冲的数量相等。当脉冲序列中包括的脉冲的数量不能够按照处理核的数量等分时，任意两个序列组包含的脉冲的数量的差值不超过数量差阈值，也即仍要尽可能数量一致。

步骤200，将每个序列组分别分配给一个处理核、利用至少两个处理核并行处理。比如图1以包括Q个处理核、划分得到Q个序列组为例，图1以序列组1分配给处理核1、序列组2分配给处理核2、、、、序列组Q分配给处理核Q为例。

每个处理核处理对应的一个序列组的方法是相同的，每个处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出该序列组的候选时间差值，处理核输出的序列组的候选时间差值包括该序列组中最小的两个时间间隔，每个时间间隔是到达时刻相邻的两个脉冲之间的时间间隔。

在一个实施例中，每个处理核确定序列组的候选时间差值的方法包括如下步骤，请参考图2所示的流程图：

步骤210，处理核按照到达时刻的时序关系依次遍历序列组中的各个脉冲，比如一般可以按照到达时刻从早到晚的顺序依次遍历各个脉冲。将遍历到的第二个的脉冲的到达时刻与遍历到的第一个脉冲之间的到达时刻之间的时间间隔同时作为候选时间差值中的两个时间间隔。

步骤220，利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新候选时间差值中的时间间隔。其中，n是起始值为3的参数。

在每次更新候选时间差值中的时间间隔时，确定更新后的候选时间差值中包括：遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔，以及更新前候选时间差值中包括的两个时间间隔中较小的两个时间间隔。

也即假设遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔为△t3，当前的候选时间差值中包括两个时间间隔△t1和△t2且△t1<△t2，则(1)若△t1<△t2<△t3，则更新后的候选时间差值保留△t1和△t2不变。(2)若△t1<△t3<△t2，则更新后的候选时间差值变为包括△t1和△t3且△t1<△t3。(3)若△t3<△t1<△t2，则更新后的候选时间差值变为包括△t1和△t3且△t3<△t1。

步骤230，若遍历到的第n个脉冲是该序列组中的最后一个脉冲，则确定遍历完成对应的序列组中的所有脉冲，得到该序列组的候选时间差值。若遍历到的第n个脉冲不是该序列组中的最后一个脉冲，则令n＝n+1并循环执行步骤220，直到遍历完成所有脉冲。

由于处理核处理序列组的目标是要得到并输出候选时间差值，因此只需要遍历脉冲更新候选时间差值，并不需要保存原始的脉冲。所以在上述步骤210～230的循环过程中，处理核在确定得到候选时间差值中的初始的两个时间间隔后删除遍历到的第一个脉冲。在后续遍历过程中，当利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新候选时间差值中的时间间隔后，删除遍历到的第n-1个脉冲。在遍历完成序列组中的所有脉冲最终得到序列组的候选时间差值后，删除遍历到的最后一个脉冲。在常规的直方图分选确定脉冲重复间隔PRI的方法中，需要保留原始的脉冲数据，因此需要占用较大的数据存储空间，而本申请的方法，通过遍历迭代更新候选时间差值，用完即可以丢弃脉冲，并不需要保存原始的脉冲数据，因此可以减少资源占用量，适合于内存资源有限的小型平台。

在另一个实施例中，每个处理核除了确定输出对应的序列组的候选时间差值之外，还保存并输出对应的序列组中的脉冲的最早到达时刻以及最晚到达时刻。序列组中的脉冲的最早到达时刻即为该序列组中到达时刻最早的一个脉冲的到达时刻，序列组中的脉冲的最晚到达时刻即为该序列组中到达时刻最晚的一个脉冲的到达时刻。通过输出序列组中的脉冲的最早到达时刻以及最晚到达时刻，可以保证用完并丢弃脉冲后，仍然能体现不同序列组之间的时序关联性。

步骤300，利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新序列组的候选时间差值，该步骤需要使用到各个处理核输出的对应的序列组的候选时间差值、脉冲的最早到达时刻、脉冲的最晚到达时刻。

相邻的两个序列组对应的时间段在时序上相邻，序列组之间的相邻关系在划分脉冲序列时即可确定。每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔基于处理核输出序列组中的脉冲的最早到达时刻以及最晚到达时刻确定。在一个实施例中，对于任意相邻的第p个序列组和第p-1个序列组，第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔是指第p个序列组的最早到达时刻与第p-1个序列组的最晚到达时刻之间的时间间隔。其中，第p个序列组和第p-1个序列组具有相邻关系，且第p-1个序列组对应的时间段在时序上早于第p个序列组对应的时间段，p的起始值为2。

在确定第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔后，利用第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔更新第p个序列组的候选时间差值。在一个实施例中，更新第p个序列组的候选时间差值的方法为，确定第p个序列组的更新后的候选时间差值包括：处理核输出的第p个序列组的候选时间差值中包含的两个时间间隔，以及第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔中较小的两个时间间隔。

也即假设第p个处理核输出的第p个序列组的候选时间差值中包含的两个时间间隔为△t1和△t2且△t1<△t2，假设第p个处理核输出的第p个序列组的最早到达时刻为T1，第p-1个处理核输出的第p-1个序列组的最早到达时刻为T0，由此可以确定第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔△t4＝T1-T0。则(1)若△t1<△t2<△t4，则更新后的第p个序列组的候选时间差值保留△t1和△t2不变。(2)若△t1<△t4<△t2，则更新后的第p个序列组的候选时间差值变为包括△t1和△t4且△t1<△t4。(3)若△t4<△t1<△t2，则更新后的第p个序列组的候选时间差值变为包括△t1和△t4且△t4<△t1。

对各个相邻的两个序列组都按照上述方法进行序列组的候选时间差值的更新，即可将序列组之间的时间间隔也纳入候选时间差值的考虑中，在完成所有更新后，得到每个序列组对应的候选时间差值，且每个候选时间差值均包含两个时间间隔。

步骤400，合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值。

在一个实施例中，将各个序列组的候选时间差值中包括的所有时间间隔中最小的两个时间间隔作为两个目标时间差值。由此最终得到的两个目标时间差值是整个脉冲序列中最小的两个时间间隔，也即最终只保留两个时间间隔。

步骤500，基于确定得到的两个目标时间差值得到雷达脉冲重复间隔。

在一个实施例中，若确定得到的两个目标时间差值呈倍数关系，则确定雷达脉冲重复间隔等于两个目标时间差值中的最小值，否则确定雷达脉冲重复间隔等于两个目标时间差值中的次小值。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本申请不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本申请的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于并行处理的雷达脉冲重复间隔估计方法，其特征在于，所述方法包括：

将按照到达时刻的时序关系排列的脉冲序列按照处理核的数量划分为若干个序列组，每个序列组包含对应时间段内到达的若干个脉冲；

将每个序列组分别分配给一个处理核、利用至少两个处理核并行处理，每个处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出所述序列组的候选时间差值，每个序列组的候选时间差值包括所述序列组中最小的两个时间间隔，每个时间间隔是到达时刻相邻的两个脉冲之间的时间间隔；

利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新所述序列组的候选时间差值，相邻的两个序列组对应的时间段在时序上相邻；

合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值，所述两个目标时间差值是整个脉冲序列中最小的两个时间间隔；

基于确定得到的两个目标时间差值得到雷达脉冲重复间隔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于确定得到的两个目标时间差值得到雷达脉冲重复间隔，包括：

若确定得到的两个目标时间差值呈倍数关系，则确定雷达脉冲重复间隔等于所述两个目标时间差值中的最小值，否则确定雷达脉冲重复间隔等于所述两个目标时间差值中的次小值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个处理核保存并输出对应的序列组中的脉冲的最早到达时刻以及最晚到达时刻；所述利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新所述序列组的候选时间差值，包括：

基于每个处理核输出的对应的序列组的候选时间差值、脉冲的最早到达时刻、脉冲的最晚到达时刻，利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新所述序列组的候选时间差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用每个序列组与其相邻的序列组之间的时间间隔更新所述序列组的候选时间差值，包括对于任意相邻的第p个序列组和第p-1个序列组：

确定第p个序列组中的脉冲的最早到达时刻，与第p-1个序列组中的脉冲的最晚到达时刻之间的时间间隔，作为第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔；

利用第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔更新第p个序列组的候选时间差值；

其中，第p个序列组和第p-1个序列组具有相邻关系，且第p-1个序列组对应的时间段在时序上早于第p个序列组对应的时间段，p的起始值为2。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔更新第p个序列组的候选时间差值，包括：

确定第p个序列组的更新后的候选时间差值包括：处理核输出的第p个序列组的候选时间差值中包含的两个时间间隔，以及第p个序列组和第p-1个序列组之间的时间间隔中较小的两个时间间隔。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理核处理对应的一个序列组中的脉冲并输出所述序列组的候选时间差值，包括：

所述处理核按照到达时刻的时序关系依次遍历所述序列组中的各个脉冲，将遍历到的第二个的脉冲的到达时刻与遍历到的第一个脉冲之间的到达时刻之间的时间间隔同时作为候选时间差值中的两个时间间隔；

从n＝3开始，利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新所述候选时间差值中的时间间隔，直到遍历完成对应的序列组中的所有脉冲。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述处理核在确定得到候选时间差值中的初始的两个时间间隔后删除遍历到的第一个脉冲；在遍历过程中，在利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新所述候选时间差值中的时间间隔后，删除遍历到的第n-1个脉冲；在遍历完成所述序列组中的所有脉冲最终得到所述序列组的候选时间差值后，删除遍历到的最后一个脉冲。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔更新所述候选时间差值中的时间间隔，包括：

确定更新后的所述候选时间差值中包括：遍历到的第n个脉冲的到达时刻与遍历到的第n-1个脉冲的到达时刻之间的时间间隔，以及更新前所述候选时间差值中包括的两个时间间隔中较小的两个时间间隔。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合并各个序列组的候选时间差值得到两个目标时间差值，包括：

将各个序列组的候选时间差值中包括的所有时间间隔中最小的两个时间间隔作为所述两个目标时间差值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将按照到达时刻的时序关系排列的脉冲序列按照处理核的数量划分为若干个序列组，包括：

当脉冲序列中包括的脉冲的数量能够按照处理核的数量等分时，每个序列组包含的脉冲的数量相等；

当脉冲序列中包括的脉冲的数量不能够按照处理核的数量等分时，任意两个序列组包含的脉冲的数量的差值不超过数量差阈值。

Images