CN117111016B - 复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法及系统，属于雷达电磁环境监测技术领域。所述方法包括：通过数字信道化将中频信号划分成K个信道并将滤波数据进行缓存；产生前沿引导信息并读取相应时刻的滤波正交数据；对滤波正交数据进行反正切求相位，相位解模糊，多重相位差分求相位差；确定平缓点，极值点，极值点前、后平缓点；对平缓点求均值得到瞬时载频，将相位差值去除载频后判断相位跳变点；统计位跳变幅度和数量判断得到调相类型。本发明通过数字信道化将复杂电磁环境下时域重叠的信号在频域上分离，对分离的脉冲信号进行实时脉内分析，将极大增加系统复杂电磁环境的脉内参数解析能力。

Description

复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法及系统

技术领域

本发明属于雷达电磁环境监测技术领域，具体涉及复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法及系统。

背景技术

随着各种类型的以电磁信号为载体的设备大规模装备应用，这使得试验场电磁环境日趋复杂。为模拟真实环境各试验场地构建的电磁环境中包含的电磁辐射源种类和数量也不断增加。电磁环境监测系统要适应现在和未来试验场的复杂电磁环境，必须具备快速分析、实时处理各种特殊体制雷达信号的能力。

复杂电磁环境下，要可靠地分选雷达信号必须对雷达信号脉内特征进行分析，它是雷达信号分选和识别的重要内容。现有的雷达电磁环境监测系统接收机对于雷达信号脉冲检测PDW仅测量传统的到达时间、脉宽、载频、幅度、到达角5参数供分选使用。根据预分选引导选取1到2个脉冲进行脉内分析并将结果融入分选结果中到达测量雷达脉内信息的目的，此方法存在较大的局限，对于脉内特征变化不敏感，逐渐不满足系统性能指标要求。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法及系统。

技术方案：复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，包括以下步骤：

步骤一、采集中频信号；通过K个信道的数字滤波器组对所述中频信号进行信道化处理，得到并缓存滤波正交数据；

步骤二、对K个信道进行信号检测，并计算每个信道对应的信号前、后沿到达时间 和频率参数；对前、后沿到达时间和频率参数进行通道编码得到脉冲信号视频包络和前沿 测量引导信息；其中，前沿测量引导信息中至少包括脉冲到达时间；

步骤三、基于脉冲到达时间按L点间隔连续读取对应信道的信道化滤波数据，得 到L点信道化滤波正交数据；对L点信道化滤波正交数据进行反正切计算得到反正切输出相 位；

步骤四、对反正切输出相位进行无模糊重构；计算点与点之间的相位差值；基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定；基于平缓点或极值点前、后平缓点位置计算信号的瞬时载频；

步骤五、基于所述平缓点确定脉冲信号起始位置和终止位置；基于所述平缓点和相位差值计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差；基于所述极值点确定相位跳变点的位置；

步骤六、重复步三至步骤五直至接收到后沿测量引导信息；

步骤七、基于瞬时载频和相位跳变点数判定信号脉内类型。

进一步地，所述步骤四中对反正切输出相位进行无模糊重构，包括以下步骤：

；

；

其中，令=0；2≤n≤L；，是当前信道中心频率；为第 n点原始相位值，为第n点不模糊相位值。

进一步地，所述步骤四中计算相位差值采用多重相位差分算法进行计算，中频信号在第m点的N重相位差分计算公式如下：

。

其中，、分别为步骤四中所求第m点位置前j点、后j点的不 模糊相位值；N为相位差分重数。

进一步地，所述步骤四中基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定，包括以下步骤：

平缓点的判定：计算当前第v点的与其前r点的之间的相位差 值；若所述相位差值的绝对值小于平缓门限，则判定当前第v点为平缓点；否则判定当 前第v点不是平缓点；

极值点的判定：判定当前第w点的是否同时满足{条件，条件，条件 }，或{条件，条件，条件}，得到判断结果：若是，则判定当前第w点是极值点；反之，则 判定当前第w点不是极值点；

其中，条件、条件、条件、条件分别为：

条件：；

条件：；

条件：当前第w点与其前、后第r+1点的相位差值的绝对值大于相对相位跳变门 限；

条件：当前第w点的前、后r+1点均属于平缓点；

极值点前、后平缓点的判定：分别计算当前极值点与其前、后第r+1至第r+3点的相位差值，当相位差值的绝对值均小于相对平缓门限时，判定当前极值点为极值点前、后平缓点。

进一步地，步骤五中确定脉冲信号的起始和终止位置，包括以下步骤：

判断脉冲信号前沿后x点和后沿前x点内是否存在平缓点或极值点前、后平缓点，得到判断结果：若均存在，则以脉冲信号前沿后x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的起始位置，脉冲信号后沿前x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的终止位置；

反之，则以脉冲信号前沿后第x点为起始位置，以后沿前第x点为终止位置。

进一步地，所述步骤五中计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差，包括以下步骤：

按次序基于每y个连续的平缓点计算均值得到瞬时载频，直至无连续的y个平缓点，保持最后一次求解的瞬时载频直到再次出现y个以的上平缓点；

将相位差值与瞬时载频相减得到去载频相位差。

进一步地，所述步骤五中确定相位跳变点位置，包括以下步骤：

相位跳变点的判定：选择任一极值点p，判断极值点p是否同时满足{条件，条件}，或{条件，条件}，得到判断结果：若是，则判定极值点p是相位跳变点；反之，则判 定极值点p不是相位跳变点；

其中，条件、条件、条件分别为：

条件：极值点p左边r-1个点为递增且右边r-1个点为递减；

条件：极值点p左边r-1个点为递减且右边r-1个点为递增；

条件：极值点p与前、后第r个点的幅度差大于跳变容差；

计算相位跳变点与瞬时载频之间的差值，得到差值结果，基于所述差值结果进行 判断，得到判断结果：若差值结果为、、、中的其中一个数值，则进行计入 QPSK码元个数；若差值结果为或，则进行计入BPSK码元个数；

基于所述计数结果判断为BPSK或QPSK；

剔除相位跳变点后，对载频进行统计得到载频均值、最大载频和最小载频。

进一步地，所述步骤七中判定信号脉内类型，包括以下步骤：

设置第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则；

第一判定准则：存在相位跳变点，且相位跳变点个数超过设定相位跳变点个数门限；

第二判定准则：信号载频均值、最大载频和最小载频一致；

第三判定准则：最大载频、最小载频分别与起始位置的频率、终止位置的频率一致，最大载频、最小载频与均值频率成线性关系且带宽大于带宽门限；

基于第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则，进行以下判断：

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为二相编码，则判定为二相编码；

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为四相编码，则判定为四相编码；

若不符合第一判定准则但符合第二判定准则，则判定为常规信号；

若不符合第一判定准则但符合第三判定准则，则判定为线性调频信号；

若均不符合第一判定准则、第二判定准则、以及第三判定准则，则判定为其他非常规信号。

进一步地，所述步骤三中信道化滤波数据采用内部RAM缓存，根据脉冲到达时间引导读取对应时刻的数据，至少包括如下步骤：

在完成多相滤波后得到滤波正交数据，对滤波正交数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿引导信息的最大延时为下限；

数据缓存时RAM使用计时器Timer的计时作为存储地址；

在缓存时RAM使用前沿引导信息中的脉冲到达时间减去固定延时作为读取起 始地址，按n点间隔连续读取对应信道的正交数据直至收到后沿引导信息。

在另一个技术方案中，提供了复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析系统，用于实现如上述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，所述系统包括：

信道化模块，包括中频多相滤波模块和信道化检波模块；

跟踪编码和测量引导模块，用于完成脉冲描述字编码；

滤波数据缓存模块，用于存入多相滤波数据和读取固定长度滤波数据；

相位求取与解模糊模块，用于对滤波数据求反正切，并根据公式进行解模糊；

相位差分模块，用于对解模糊后的相位数据计算相位差值；

前、后沿提取模块，用于基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点判定；

载频测量模块，用于计算实时载频；

相位跳变提取模块，用于提取相位跳变位置；

脉内类型识别与参数测量模块，用于脉内类型判别和参数锁存；

PDW融合模块，用于根据脉冲序号将脉内分析结果与编码结果进行融合形成脉冲PDW。

有益效果：

（1）本发明对复杂电磁环境适应能力强，通过数字信道化将复杂电磁环境下时域重叠的信号在频域上分离，对分离的脉冲信号进行实时脉内分析，极大增加系统复杂电磁环境的脉内参数解析能力，有效应对复杂电磁环境；

（2）本发明给出检测到雷达的每个脉冲信号的脉内特征，包括信号调频，调相方式等参数，为更准确地描述雷达特征提供更多的信息；

（3）本发明灵敏度高，由于信道带宽一般在MHz量级，降低了分析带宽有效提高信噪比从而提高系统的灵敏度；

（4）本发明采用FPGA进行实时脉内测量实现对每个脉冲的脉内分析；

（5）本发明后续可结合更多脉内特征，更改软件识别出更多脉内类型，具有可升级空间。

附图说明

图1是本方法的原理框图；

图2是实时脉内分析组成框图。

具体实施方式

实施例1

如图1至2所示，本实施例提供了复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法（以下简称本方法），包括以下步骤：

步骤一、采集中频信号；通过K个信道的数字滤波器组对所述中频信号进行信道化处理，得到并缓存滤波正交数据。

具体地为：

步骤1.1 将中频信号通过128（在本示例K取128）信道的数字滤波器组进行信道化 处理，128个滤波器输出滤波正交数据。

步骤1.2 对信道化多相滤波正交数据用计时器作为内部RAM写地址进行缓存。

步骤二、对128个信道进行信号检测，并计算每个信道对应的前、后沿到达时间和 频率参数；对前、后沿到达时间和频率参数进行通道编码得到脉冲信号视频包络和前沿测 量引导信息；其中，前沿测量引导信息中至少包括脉冲到达时间。

在步骤二中采用跟踪编码对各信道的检波信息进行融合，具体步骤如下：

步骤2.1、根据各信道检波结果的到达时间建立4个跟踪编码器，对各信道的前、后沿信息进行融合。融合准则：所述融合准则为：若任意两个信道的脉冲检波包络到达时间相差为-50~100ns、前沿频率相差为-150~150kHz、以及两个信道顺序相邻，则表示两个信道所对应的脉冲检波包络属于同一个信号，则对两个信道的前、后沿信息进行融合；反之，则表示两个信道所对应的脉冲检波包络为不同的信号，基于不同的信号各自建立对应的编码器。

步骤2.2、当一个编码器收到第一个前沿信息并等待一段时间没有新的前沿到达 并更新编码准则时，产生前沿引导信息；当一个编码器收到后沿信息并结束编码时产生 脉冲描述字PDW_i后沿引导信息。

所述使用跟踪编码对各信道检波信息融合，编码器的数量为系统适应的最大同时到达信号数，一般为4~8，在系统硬件资源足够的情况下可以适当地增加。

步骤三、基于脉冲到达时间按16点间隔连续读取相应信道的信道化滤波数据， 得到16点信道化滤波正交数据；对16点信道化滤波正交数据进行反正切计算并得到反正切 输出相位。

其中，步骤三中信道化滤波数据采用内部RAM缓存，根据脉冲到达时间引导读取对应时刻的数据，至少包括如下步骤：

在完成多相滤波后得到滤波正交数据，对滤波正交数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿引导信息的最大延时为下限；

数据缓存时RAM使用计时器Timer的计时作为存储地址；

在缓存时RAM使用前沿引导信息中的脉冲到达时间减去固定延时作为读取起 始地址，按n点间隔连续读取对应信道的正交数据直至收到后沿引导信息。

步骤四、对反正切输出相位进行无模糊重构；计算点与点之间的相位差值；基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定；基于平缓点或极值点前、后平缓点位置计算信号的瞬时载频。

步骤4.1、对反正切输出相位进行无模糊重构，包括以下步骤：

；

。

其中，令=0；2≤n≤L；基于、以及的判断公式，可求出，依次 类推。

为第n点原始相位值，为第n点不模糊相位值。

由于每个信道带宽已知，且带宽不超过，为采样时钟频率从而，其中是当前信道中心频率。

表示除去、这两 种情况的其他情况。

步骤4.2、计算相位差值采用多重相位差分算法进行计算，计算公式如下：

。

其中，、分别为步骤四中所求第m点位置前j点、后j点的不 模糊相位值；N为相位差分重数。

为简化计算可以在最后换算频率时再除以得到通道频率；在求相位跳变点 判定门限时乘以得到，方便统一。所述多重相位差分的差分重数与系统能分辨的最 小码元宽度有关。

步骤4.3、平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定，包括以下步骤：

平缓点的判定：计算当前第v点的与其前r点的之间的相位差 值；若所述相位差值的绝对值小于平缓门限，则判定当前第v点为平缓点；否则判定当 前第v点不是平缓点；

极值点的判定：判定当前第w点的是否同时满足{条件，条件，条件 }，或{条件，条件，条件}，得到判断结果：若是，则判定当前第w点是极值点；反之，则 判定当前第w点不是极值点；

其中，条件、条件、条件、条件分别为：

条件：；

条件：；

条件：当前第w点与其前、后第r+1点的相位差值的绝对值大于相对相位跳变门 限；

条件：当前第w点的前、后r+1点均属于平缓点。

也就是说，当前第w点的同时满足条件，条件，条件，则判定其为极 值点，且为极大值。当前第w点的同时满足条件，条件，条件，则判定其为极 值点，且为极小值。

极值点前、后平缓点的判定：分别计算当前极值点与其前、后第r+1至第r+3点的相位差值，当相位差值的绝对值均小于相对平缓门限时，判定当前极值点为极值点前、后平缓点。

基于平缓点或极值点前、后平缓点作为信号瞬时载频使用。

步骤五、基于所述平缓点确定脉冲信号的起始和终止位置（即脉冲信号的真实上升沿和下降沿）；基于所述平缓点和相位差值计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差；基于所述极值点确定相位跳变点的位置。

步骤5.1、确定脉冲信号的起始和终止位置（脉冲计算的起始和终止位置，通过平缓点来重新确定运算的起始和终止位置，确保在平缓点间计算瞬时载频）包括以下步骤：

判断脉冲信号前沿后x点和后沿前x点内是否存在平缓点或极值点前、后平缓点，得到判断结果：若均存在，则以脉冲信号前沿后x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的起始位置，脉冲信号后沿前x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的终止位置；

反之，则以脉冲信号前沿后第x点为起始位置，以后沿前第x点为终止位置。

x为常数，可基于实际需求设定其数值，如x=19。起始和终止位置作为其余运算的开始和结束时能。

步骤5.2、计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差，包括以下步骤：

按次序基于每y个连续的平缓点计算均值得到瞬时载频，直至无连续的y个平缓点，保持最后一次求解的瞬时载频直到再次出现y个以的上平缓点；

将相位差值与瞬时载频相减得到去载频相位差。

y为常数，可基于实际需求设定其数值，如y=4。对每次平缓点4点求均值得到瞬时载频，滑动求解，直到无连续4点平缓点，保持最后一次求解的载频直到再次出现4点以上平缓点；将多重相位差分得到的相位差与载频相减得到去载频相位差，去除载频后估计相位差跳变点时可以具有统一的参考门限而不随载频跳动。

假设相邻码字对应的相位差为θ，经过多重差分后的值变为：在不考虑 的时，需要对门限乘以差分重数。如经过4重差分后的值变为，在不考虑的时，需要对门限乘以4。

步骤5.3、确定相位跳变点位置，包括以下步骤：

相位跳变点的判定：选择任一极值点p，判断极值点p是否同时满足{条件，条件}，或{条件，条件}，得到判断结果：若是，则判定极值点p是相位跳变点；反之，则判 定极值点p不是相位跳变点；

其中，条件、条件、条件分别为：

条件：极值点p左边r-1个点为递增且右边r-1个点为递减；

条件：极值点p左边r-1个点为递减且右边r-1个点为递增；

条件：极值点p与前、后第r个点的幅度差大于跳变容差。

换言之，当极值点p同时满足条件，条件，则判断其为相位跳变点。或者极值 点p同时满足条件，条件，则判断其为相位跳变点。

计算相位跳变点与瞬时载频之间的差值，得到差值结果，基于所述差值结果进行 判断，得到判断结果：若差值结果为、、、中的其中一个数值，则进行计入 QPSK码元个数；若差值结果为或，则进行计入BPSK码元个数；

基于所述计数结果判断为BPSK（二相编码）或QPSK（四相编码）；

剔除相位跳变点后，对载频进行统计得到载频均值、最大载频和最小载频。

剔除了相位跳变点或跳变点附近多点后，对载频进行统计得到载频均值、最大载频和最小载频。

步骤六、重复步三至步骤五直至接收到后沿测量引导信息。

步骤七、基于瞬时载频和相位跳变点数判定信号脉内类型。

步骤七中判定信号脉内类型，包括以下步骤：

设置第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则；

第一判定准则：存在相位跳变点，且相位跳变点个数超过设定相位跳变点个数门限；

第二判定准则：信号载频均值、最大载频和最小载频一致；

第三判定准则：最大载频、最小载频分别与起始位置的频率、终止位置的频率一致，最大载频、最小载频与均值频率成线性关系且带宽大于带宽门限；

基于第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则，进行以下判断：

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为二相编码，则判定为二相编码；

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为四相编码，则判定为四相编码；

若不符合第一判定准则但符合第二判定准则，则判定为常规信号；

若不符合第一判定准则但符合第三判定准则，则判定为线性调频信号；

若均不符合第一判定准则、第二判定准则、以及第三判定准则，则判定为其他非常规信号。

对于信号脉内类型的判定举例说明如下：

（1）若存在相位跳变，且个数超过设定相位跳变个数门限，则可能为PSK信号，依据π/2和π相位跳变个数区分是BPSK还是QPSK；

（2）信号最大、最小，均值频率一致认为可能是PSK或常规信号；

（3）当最大、最小与起始和终止频率一致，与均值频率成线性关系且带宽大于带宽门限时认为可能是线性调频信号；

（4）按照上述步骤顺序判断类型；

（5）满足准则1和2且相位跳变为BPSK，则判为BPSK；

（6）满足准则1和2且相位跳变为QPSK，则判为QPSK；

（7）不满足准则1且满足准则2，判为常规信号；

（8）不满足准则1且满足准则3，判为线性调频信号；

（9）不满足上述准则，判为其他非常规信号。

在第一方面的一些可实现方式中，所述脉内类型本发明主要针对识别调频信号和调相信号，可以检测出的脉内类型为线性调频，BPSK，QPSK，常规和非常规。

本方法通过数字信道化将信号划分成若干信道并将滤波数据进行缓存；根据信道化检测的信号到达，结束时间，频率等信息产生等时隙间隔的引导信息并读取相应时刻的滤波正交数据；对正交滤波数据进行反正切求相位；相位解模糊；多重相位差分求相位差；极点和平缓点估计；对平缓点求均值得到瞬时载频，将相位差去除载频后判断相位跳变点；统计位跳变幅度和数量得到调相类型，剔除相位跳变点后对载频进行统计得到载频变化规律，载频均值，中心频率，带宽等参数。

实施例2

本实施例提供了复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析系统，用于实现如实施例1中所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，所述系统包括：信道化模块，跟踪编码和测量引导模块，滤波数据缓存模块，相位求取与解模糊模块，相位差分模块，前、后沿提取模块，载频测量模块，相位跳变提取模块，脉内类型识别与参数测量模块，以及PDW融合模块。

其中，信道化模块包含中频多相滤波模块和信道化检波模块。多相滤波模块用于生成信道化滤波器组并对输入中频进行多相滤波，将信号划分到相应的信道内；信道化检测用于对各信道滤波结果进行幅度检波，功能包括浮动门限生成，脉冲检波，兔耳抑制，连续波检波，频率精测。

跟踪编码和测量引导模块根据各信道前，后沿检测信息，以到达时间，频率，幅度，信道编号等信息完成脉冲描述字编码，同时产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息；

滤波数据缓存模块以计时器和通道号作为写地址存入多相滤波数据，并根据前沿测量引导信息中的信号到达时间和通道号读取固定长度滤波数据直到信号后沿。

相位求取与解模糊模块对滤波数据求反正切，并根据公式进行解模糊。

相位差分模块对解模糊后的相位数据求取16点相位差分。

前、后沿提取模块对相位差分结果进行极点后平缓点估计，并以前沿引导信息对应时刻后的第一个平缓点或第19点作为真实前沿；后沿引导信息前的第一个点平缓点或第19点为真实后沿。

载频测量模块，从真实前沿开始计算实时载频，并将相位差去载频后得到不随载频变化的相位，直至真实后沿结束。

相位跳变提取模块用于提取相位跳变位置。

脉内类型识别与参数测量模块用于结合载频测量结果进行脉内类型判别和参数锁存。

PDW融合模块根据脉冲序号将脉内分析结果与编码结果进行融合形成脉冲PDW。

本系统工作流程信号检测流程与常规信道化接收机一致，在此不做赘述。重点描述实时脉内引导及脉内分析流程。中频输入信道化多相滤波器组进行滤波，将信号划分到各信道中同时将多相滤波数据通过FPGA内部RAM进行缓存；信道化完成脉冲检测和编码；根据编码模块产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息并存入FIFO；依次读取前沿测量引导信息根据测量引导信息中的信号到达时间连续读取滤波数据缓存模块中对应信道16点多相滤波数据；实时脉内分析模块首先对滤波数据求反正切，并根据公式进行解模糊；然后对解模糊后的相位数据求取16点相位差分；再对相位差分结果进行极点后平缓点估计，并以前沿引导信息对应时刻后的第一个平缓点或第19点作为真实前沿；后沿引导信息前的第一个点平缓点或第19点为真实后沿；载频测量模块，从真实前沿开始计算实时载频，并将相位差去载频后得到不随载频变化的相位，直至真实后沿结束；相位跳变提取模块和脉内类型识别与参数测量模块分别提取相位跳变位置、结合载频测量结果进行脉内类型判别和参数锁存。PDW融合模块根据脉冲序号将脉内分析结果与编码结果进行融合形成脉冲PDW。

实施例3

在实施例2的基础之上，结合附图1和2，以一种宽带环境监测系统为例，对技术方案进行清楚、完整的描述在项目上的具体实施。

S1: 参照图1所示的一种宽带电磁环境监测系统，工作频段为15~18GHz，采用1GHz瞬时中频带宽，通过频综可划分成步进为500MHz的7个频段，中频混频至1.4~2.4GHz。

S2：ADC采样率为2.5GHz采样第二奈奎斯特区中频信号；数字信道化使用FPGA实现，FPGA运行时钟选用312.5MHz，则并行8路处理，信道数K设计为128，信道带宽19.53125MHz，信道通带为12.5MHz，可适应最小200ns脉宽脉冲信号。

S3：对中频进行信道化滤波，检测，编码，产生前沿测量引导信息。

S4：对多相滤波正交数据进行最长200us时长缓存。

S5：如图2根据测量引导信息连续读取缓存RAM中对应信道的16点正交数据，进行反正切，解模糊，几点判定，求载频，求相位跳变点，类型判定等脉内分析出来得到脉内类型和相应的参数。

S7：将编码结果与实时脉内分析结果进行融合输出。

Claims (10)

1.复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集中频信号；通过K个信道的数字滤波器组对所述中频信号进行信道化处理，得到并缓存滤波正交数据；

步骤二、对K个信道进行信号检测，并计算每个信道对应的信号前、后沿到达时间和频率参数；对前、后沿到达时间和频率参数进行通道编码得到脉冲信号视频包络和前沿测量引导信息；其中，前沿测量引导信息/>中至少包括脉冲到达时间/>；

步骤三、基于脉冲到达时间按L点间隔连续读取对应信道的信道化滤波数据，得到L点信道化滤波正交数据；对L点信道化滤波正交数据进行反正切计算得到反正切输出相位；

步骤四、对反正切输出相位进行无模糊重构；计算点与点之间的相位差值；基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定；基于平缓点或极值点前、后平缓点位置计算信号的瞬时载频；

步骤五、基于所述平缓点确定脉冲信号起始位置和终止位置；基于所述平缓点和相位差值计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差；基于所述极值点确定相位跳变点的位置；

步骤六、重复步三至步骤五直至接收到后沿测量引导信息；

步骤七、基于瞬时载频和相位跳变点数判定信号脉内类型。

2.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，所述步骤四中对反正切输出相位进行无模糊重构，包括以下步骤：

；

；

其中，令=0；2≤n≤L；/>，/>是当前信道中心频率；/>为第n点原始相位值，/>为第n点不模糊相位值。

3.如权利要求2所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，

所述步骤四中计算相位差值采用多重相位差分算法进行计算，中频信号在第m点的N重相位差分计算公式如下：

；

其中，、/>分别为步骤四中所求第m点位置前j点、后j点的不模糊相位值；N为相位差分重数。

4.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，所述步骤四中基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点的判定，包括以下步骤：

平缓点的判定：计算当前第v点的与其前r点的/>之间的相位差值/>；若所述相位差值/>的绝对值小于平缓门限，则判定当前第v点为平缓点；否则判定当前第v点不是平缓点；

极值点的判定：判定当前第w点的是否同时满足{条件/>，条件/>，条件/>}，或{条件/>，条件/>，条件/>}，得到判断结果：若是，则判定当前第w点是极值点；反之，则判定当前第w点不是极值点；

其中，条件、条件/>、条件/>、条件/>分别为：

条件：/>；

条件：/>；

条件：当前第w点与其前、后第r+1点的相位差值的绝对值大于相对相位跳变门限；

条件：当前第w点的前、后r+1点均属于平缓点；

极值点前、后平缓点的判定：分别计算当前极值点与其前、后第r+1至第r+3点的相位差值，当相位差值的绝对值均小于相对平缓门限时，判定当前极值点为极值点前、后平缓点。

5.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，步骤五中确定脉冲信号的起始和终止位置，包括以下步骤：

判断脉冲信号前沿后x点和后沿前x点内是否存在平缓点或极值点前、后平缓点，得到判断结果：若均存在，则以脉冲信号前沿后x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的起始位置，脉冲信号后沿前x点内的平缓点或极值点前、后平缓点位置作为信号的终止位置；

反之，则以脉冲信号前沿后第x点为起始位置，以后沿前第x点为终止位置。

6.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，所述步骤五中计算脉冲信号的瞬时载频和去载频相位差，包括以下步骤：

按次序基于每y个连续的平缓点计算均值得到瞬时载频，直至无连续的y个平缓点，保持最后一次求解的瞬时载频直到再次出现y个以的上平缓点；

将相位差值与瞬时载频相减得到去载频相位差。

7.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，

所述步骤五中确定相位跳变点位置，包括以下步骤：

相位跳变点的判定：选择任一极值点p，判断极值点p是否同时满足{条件，条件/>}，或{条件/>，条件/>}，得到判断结果：若是，则判定极值点p是相位跳变点；反之，则判定极值点p不是相位跳变点；

其中，条件、条件/>、条件/>分别为：

条件：极值点p左边r-1个点为递增且右边r-1个点为递减；

条件：极值点p左边r-1个点为递减且右边r-1个点为递增；

条件：极值点p与前、后第r个点的幅度差大于跳变容差；

计算相位跳变点与瞬时载频之间的差值，得到差值结果，基于所述差值结果进行判断，得到判断结果：若差值结果为、/>、/>、/>中的其中一个数值，则进行计入QPSK码元个数；若差值结果为/>或/>，则进行计入BPSK码元个数；

基于计数结果判断为BPSK或QPSK；

剔除相位跳变点后，对载频进行统计得到载频均值、最大载频和最小载频。

8.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，所述步骤七中判定信号脉内类型，包括以下步骤：

设置第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则；

第一判定准则：存在相位跳变点，且相位跳变点个数超过设定相位跳变点个数门限；

第二判定准则：信号载频均值、最大载频和最小载频一致；

第三判定准则：最大载频、最小载频分别与起始位置的频率、终止位置的频率一致，最大载频、最小载频与均值频率成线性关系且带宽大于带宽门限；

基于第一判定准则、第二判定准则、第三判定准则，进行以下判断：

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为二相编码，则判定为二相编码；

若符合第一判定准则、第二判定准则且相位跳变为四相编码，则判定为四相编码；

若不符合第一判定准则但符合第二判定准则，则判定为常规信号；

若不符合第一判定准则但符合第三判定准则，则判定为线性调频信号；

若均不符合第一判定准则、第二判定准则、以及第三判定准则，则判定为其他非常规信号。

9.如权利要求1所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，其特征在于，所述步骤三中信道化滤波数据采用内部RAM缓存，根据脉冲到达时间引导读取对应时刻的数据，至少包括如下步骤：

在完成多相滤波后得到滤波正交数据，对滤波正交数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿引导信息的最大延时为下限；

数据缓存时RAM使用计时器Timer的计时作为存储地址；

在缓存时RAM使用前沿引导信息中的脉冲到达时间/>减去固定延时作为读取起始地址，按n点间隔连续读取对应信道的正交数据直至收到后沿引导信息/>。

10.复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至9任意一项所述的复杂电磁环境下基于信道化的实时脉内分析方法，所述系统包括：

信道化模块，包括中频多相滤波模块和信道化检波模块；

跟踪编码和测量引导模块，用于完成脉冲描述字编码；

滤波数据缓存模块，用于存入多相滤波数据和读取固定长度滤波数据；

相位求取与解模糊模块，用于对滤波数据求反正切，并根据公式进行解模糊；

相位差分模块，用于对解模糊后的相位数据计算相位差值；

前、后沿提取模块，用于基于相位差值进行平缓点，极值点，极值点前、后平缓点判定；

载频测量模块，用于计算实时载频；

相位跳变提取模块，用于提取相位跳变位置；

脉内类型识别与参数测量模块，用于脉内类型判别和参数锁存；

PDW融合模块，用于根据脉冲序号将脉内分析结果与编码结果进行融合形成脉冲PDW。