CN116599606B - 基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法及系统，其中包括以下步骤：S1.信道化处理：基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；S2.加权互相关处理：基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；S3.门限检测：基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；S4.参数计算：基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW。本发明可解决传统基于信道化接收机难以检测扩谱信号的缺陷，同时提升参数测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及信号接收处理技术领域，尤其涉及一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法及系统。
背景技术
针对复杂电磁环境中，雷达、通信等辐射源广泛采用扩谱信号结合大带宽频域内载频随机跳变，传统接收机难以满足信号截获的需求。同时在复杂电磁环境中，还存在同时接收多个辐射源信号的情况。因此，接收机必须具备大带宽频域覆盖，同时也需要具备同时多信号处理能力。
基于多相滤波的信道化接收机是面向频谱感知高截获概率和同时多信号处理能力的典型代表。但是，针对高灵敏度需求，信道化接收机只能将信道带宽设置很小。由于带内噪底降低，因此对常规点频信号有很好的灵敏度提升效果。但是针对扩谱信号，由于信号能量分散在一定带宽内，当信道带宽小于扩谱信号带宽时，反而会降低扩谱信号的灵敏度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法及系统，可解决传统基于信道化接收机难以检测扩谱信号的缺陷，同时提升参数测量精度。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法，包括以下步骤：
S1. 信道化处理：基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；
S2. 加权互相关处理：基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；
S3. 门限检测：基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；
S4. 参数计算：基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW。
进一步地，步骤S1包括：采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且/>，为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数。
进一步地，步骤S2包括：对两个通道的信道化结果和/>进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点。
进一步地，步骤S3包括：对加权互相关处理结果取幅度得到/>并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号。
进一步地，步骤S4包括以下子步骤：
S401. 计算脉冲达到时刻TOA：将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
S402. 计算获得脉冲结束时刻TOE：将脉冲信号最后大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲结束时刻TOE，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲结束时刻TOE：
S403. 计算脉宽PW：基于已获得的脉冲达到时刻TOA和脉冲结束时刻TOE，计算脉冲信号的脉宽PW：
。
一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收系统，包括：
信道化处理模块，被配置为基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；
加权互相关处理模块，被配置为基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；
门限检测模块，被配置为基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；
参数计算模块，被配置为基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW。
进一步地，信道化处理模块被配置为采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且，/>为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数。
进一步地，加权互相关处理模块被配置为对两个通道的信道化结果和进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点。
进一步地，门限检测模块被配置为对加权互相关处理结果取幅度得到并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号。
进一步地，参数计算模块包括：
脉冲达到时刻计算单元，被配置为将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
脉冲结束时刻计算单元，被配置为将脉冲信号最后大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲结束时刻TOE，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲结束时刻TOE：
脉宽计算单元，被配置为基于已获得的脉冲达到时刻TOA和脉冲结束时刻TOE，计算脉冲信号的脉宽PW：
。
本发明的有益效果在于：
本发明提出了基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法及系统，其中方法是先将双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，然后对各个信道的数据进行加权互相关处理，由于双通道接收的同一信号具有相关性，而噪声不具有相关性，因此加权互相关处理的信号增益大于噪声增益，同时加权处理可对互相关后的波形进行赋形控制，有利于提升参数测量精度。进一步对各信道加权互相关处理后的结果进行门限检测和参数测量，最后基于参数测量结果进行线性插值，获得精确的脉冲达到时刻（TOA）、脉冲结束时刻（TOE）以及脉宽。本发明可解决传统基于信道化接收机难以检测扩谱信号的缺陷，同时提升参数测量精度。
附图说明
图1是本发明实施例1的基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法流程图。
图2是本发明实施例1的基于多相滤波的信道化处理框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。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，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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。
实施例1
本实施例提供了一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1. 信道化处理：基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；
S2. 加权互相关处理：基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；
S3. 门限检测：基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；
S4. 参数计算：基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW。
由于双通道接收的同一信号具有相关性，而噪声不具有相关性，因此加权互相关处理的信号增益大于噪声增益，同时加权处理可对互相关后的波形进行赋形控制，有利于提升参数测量精度。
优选地，步骤S1包括：采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且/>，/>为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数。
更为优选地，如图2所示为一种基于多相滤波的信道化处理流程，图中每一行表示对一个信道的处理，s(n)表示输入信号，Z-1表示一个时钟的延迟；D表示信道数量，同时由于抽取率等于信道数量，因此D也表示抽取率，D↓表示D倍的抽取；表示相乘处理；h 0 (k)、h 1 (k)、h D-1 (k)分别表示对第0、1以及D-1信道的滤波器系数h 0 (k)、h 1 (k)、h D-1 (k)进行滤波处理，k表示采样点的采样时间序号，j为虚数符号；FFT表示快速傅里叶变换操作；y 0 (k)、y 1 (k)、y D-1 (k)分别表示第0、1以及D-1信道的输出。
优选地，步骤S2包括：对两个通道的信道化结果和/>进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点。
更为优选地，加权向量可以选择Hanning窗、Hamming窗等常用的权重向量。
优选地，步骤S3包括：对加权互相关处理结果取幅度得到/>并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号。
优选地，步骤S4包括以下子步骤：
S401. 计算脉冲达到时刻TOA：将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
S402. 计算获得脉冲结束时刻TOE：将脉冲信号最后大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲结束时刻TOE，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲结束时刻TOE：
S403. 计算脉宽PW：基于已获得的脉冲达到时刻TOA和脉冲结束时刻TOE，计算脉冲信号的脉宽PW：
。
需要说明的是，步骤S401与步骤S402可以交换顺序或者同时进行。
实施例2
本实施例提供了一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收系统，包括信道化处理模块、加权互相关处理模块、门限检测模块、参数计算模块，其中：
信道化处理模块被配置为基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果。
加权互相关处理模块被配置为基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果。由于双通道接收的同一信号具有相关性，而噪声不具有相关性，因此加权互相关处理的信号增益大于噪声增益，同时加权处理可对互相关后的波形进行赋形控制，有利于提升参数测量精度。
门限检测模块被配置为基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测。
参数计算模块被配置为基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW。
优选地，信道化处理模块被配置为采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且，/>为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数。
优选地，加权互相关处理模块被配置为对两个通道的信道化结果和进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点。
更为优选地，加权向量可以选择Hanning窗、Hamming窗等常用的权重向量。
优选地，门限检测模块被配置为对加权互相关处理结果取幅度得到并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号。
优选地，参数计算模块包括：
脉冲达到时刻计算单元，被配置为将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
脉冲结束时刻计算单元，被配置为将脉冲信号最后大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲结束时刻TOE，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲结束时刻TOE：
脉宽计算单元，被配置为基于已获得的脉冲达到时刻TOA和脉冲结束时刻TOE，计算脉冲信号的脉宽PW：
。
需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简便描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
Claims (2)
1.一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 信道化处理：基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；
S2. 加权互相关处理：基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；
S3. 门限检测：基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；
S4. 参数计算：基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW，所述参数测量结果包括脉冲信号首次大于检测门限的时刻n对应的幅度/>、前一时刻n-1对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>；
步骤S1包括：采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且/>，/>为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数；
步骤S2包括：对两个通道的信道化结果和/>进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点；
步骤S3包括：对加权互相关处理结果取幅度得到/>并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号；
步骤S4包括以下子步骤：
S401. 计算脉冲达到时刻TOA：将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
S402. 计算获得脉冲结束时刻TOE：将脉冲信号最后大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲结束时刻TOE，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲结束时刻TOE：
S403. 计算脉宽PW：基于已获得的脉冲达到时刻TOA和脉冲结束时刻TOE，计算脉冲信号的脉宽PW：
。
2.一种基于信道化加权互相关处理的扩谱信号接收系统，其特征在于，包括：
信道化处理模块，被配置为基于双通道接收的中频信号进行多相滤波信道化处理，得到信道化结果；
加权互相关处理模块，被配置为基于双通道的信道化结果进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果；
门限检测模块，被配置为基于双通道的加权互相关处理结果进行门限检测；
参数计算模块，被配置为基于门限检测和参数测量结果进行线性插值，获得脉冲达到时刻TOA、脉冲结束时刻TOE以及脉宽PW，所述参数测量结果包括脉冲信号首次大于检测门限的时刻n对应的幅度/>、前一时刻n-1对应的幅度/>以及后一时刻n+1对应的幅度/>；
信道化处理模块被配置为采用多相滤波算法分别对两个独立接收通道的中频信号进行信道化处理，信道化结果记为和/>，其中m表示信道号，且/>，/>为信道的总数；n为信号化处理后的时间采样点，且n为正整数；
加权互相关处理模块被配置为对两个通道的信道化结果和/>进行加权互相关处理，得到加权互相关处理结果/>：
其中，N为相参积累的长度，为长度为N的加权向量，/>为s 2 (m,p)的复共轭，p也为信号化处理后的时间采样点；
门限检测模块被配置为对加权互相关处理结果取幅度得到/>并进行门限检测，设定各信道的检测门限为/>，则当/>时，则认为检测到信号；
参数计算模块包括：
脉冲达到时刻计算单元，被配置为将脉冲信号首次大于检测门限的时刻n作为粗略脉冲达到时刻TOA，基于检测门限/>、时刻n对应的幅度/>以及前一时刻n-1对应的幅度/>，进行线性插值，获得最终的脉冲达到时刻TOA：
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| 数字信道化接收机中相位编码信号的识别方法研究;翟羽佳 等;《舰船电子对抗》;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116599606A (zh) | 2023-08-15 |
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