本發明涉及同時到達信號檢測技術領域，具體涉及一種用于數字信道化接收機的同時到達信號檢測方法。

背景技術：

隨著電子技術的發展，現代戰場的電磁環境日趨復雜，以敵方雷達為攻擊目標的被動制導系統需要在高密度的信號環境中準確捕獲目標雷達信號，其在同一時間內接收到來自同一方向的多部雷達發射信號的可能性極大，該類信號通常具有頻率相近、時域上脈沖前沿對齊等特點。這使得被動制導系統的接收機必須能夠解決多同時到達信號分離及測向問題。

被動制導系統通過接收雷達的電磁輻射信號進行輻射源的定位，為實現在密集信號環境中準確捕獲目標雷達信號，被動制導系統的接收機通常需要具備瞬時帶寬大、信號分選能力強、可處理多個同時達到信號等特點。近些年出現的寬帶數字接收機，采用數字信道化技術實現寬帶雷達信號的接收，頻率不同的雷達信號經信道化處理后從接收機的不同子信道輸出，實現同時到達信號的頻域區分，通過對子信道接收信號進行脈沖檢測，可提取各信號的脈寬、到達時間、瞬時頻率等參數，便于后續的信號分選及測向。如圖1所示，專利名稱為一種同時到達兩線性調頻信號的分數階信道化分離方法的中國專利(公開號為：CN102685049B)公開了一種典型的同時到達信號檢測方法。

該發明針對密集信號環境中，接收機對寬帶LFM信號的偵察接收問題，提出了一種同時到達兩線性調頻(LFM)信號的分數階信道化分離方法。其利用分數階傅里葉變換對非平穩信號的能量聚焦特性，通過對同時達到兩信號的參數進行分析，判斷兩信號的不同組合情形，采取準聚焦分數階信道化提取、極限階分數階信道化提取以及二次分數階傅里葉域濾波等不同的分離處理方式，為雷達偵察中寬帶LFM信號的有效截獲提供了有效的工具。

但是現有的檢測技術中存在以下不足：

(1)現有同時到達信號檢測技術，主要針對寬帶線性調頻信號進行了優化，對其它復雜信號的適應性差。

(2)現有的同時到達信號分離方法，基于分數階傅里葉變換算法進行，該算法運算量大，計算耗費時間長，信號處理的實時性較差。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述不足，提出一種解決被動制導系統密集信號適應性問題的用于數字信道化接收機的同時到達信號檢測方法。

本發明具體采用如下技術方案：

一種用于數字信道化接收機的同時到達信號檢測方法，信號的檢測及存儲在FPGA中實現，包括：

通過對數字信道化處理后的各子信道進行脈沖檢測，提取有效雷達脈沖，可捕獲2個脈沖前沿對齊的同時到達信號，檢測到脈沖下降沿后，根據數據緩存FIFO中存儲信號的相關參數進行信道判別，區分出多個同時到達信號，同時到達信號的檢測分為如下兩個步驟：

(一)子信道有效脈沖檢測及存儲

數字信道化接收機設有32個子信道，每個子信道的帶寬為20MHz，子信道濾波器50％交疊，子信道有效脈沖檢測即是對32個子信道進行脈沖上升沿、下降沿檢測的過程，每個子信道對應一個脈沖邊沿檢測模塊，采用能量檢測法，將連續8個數據的絕對值之和與預設噪聲門限進行比，判斷出脈沖的上升及下降沿，恢復出脈沖包絡、提取脈沖到達時間、脈寬特征參數；

子信道有效脈沖存儲控制模塊采用輪詢檢測方法對32個子信道的脈沖上升沿進行檢測，當某個子信道檢測到脈沖到達時，根據數據緩存FIFO狀態判斷是否暫存該信道數據，32個信道檢測模塊根據FIFO空閑狀態申請使用，由于雷達信號的脈內調制帶寬通常不大于20MHz，信號檢測模塊共設置4個數據FIFO用于存儲同一個脈沖周期的多個信號，每個脈沖采集周期內，各子信道有脈沖到達時，根據FIFO的空閑狀態申請存儲空間，有FIFO空閑則該信道占用該空閑FIFO持續存入數據，直到該子信道脈沖結束或FIFO存滿，當4個FIFO都被占用后，某子信道再有脈沖到達時，放棄對它的存儲，直到本次脈沖采集周期結束再繼續脈沖存儲檢測；

(二)同時到達信號分離方法

經上述脈沖邊沿檢測模塊及子信道有效脈沖存儲控制模塊處理后，在脈沖采樣周期結束時，同時到達信號分離狀態機從4個數據存儲FIFO中選擇出2個同時到達信號輸出，同時到達信號分離狀態機在脈沖采樣周期結束時，根據FIFO占用情況以及各FIFO中所存數據的幅度、瞬時頻率和脈寬參數進行聯合判斷，選擇出2個同時到達信號，根據4個數據FIFO的占用情況進行分類，分別對FIFO占用數量為1、2、3、4的情況進行處理：

(1)當1個FIFO存有信號時，對該信號進行脈寬和頻率預分選，若脈沖參數與設定的目標信號特征參數匹配，則分選成功，輸出該信號，否則分選失敗，清空數據FIFO；

(2)當2個FIFO存有信號時，對FIFO中存入信號的信道編號進行判斷，若間隔大于一個信道，判定為2個同時到達信號，分別對其進行脈寬和頻率分選以確定是否輸出該信號；若是2個FIFO存入的是相鄰子信道，則判定為跨道的單信號，并根據2個信號的瞬時頻率進行分選，選擇頻率與目標信號頻率最接近的信號輸出，同時清空另一個數據FIFO；

(3)當3個FIFO存有信號時，根據目標信號的帶寬通常不大于20MHz的特點，當3個信道檢測到信號時，可判定至少有2個同時達到信號，根據各FIFO中所存數據的信道編號進行判斷，若有2個是相鄰信道，從相鄰的2個信道根據能量最大選1個，另一個信道為同時到達信號，若3個信道各不相鄰，則判定為3個同時到達信號，根據瞬時頻率選擇出與目標最接近的兩個信道輸出；

(4)當4個FIFO存有信號時，根據目標信號的帶寬通常不大于20MHz的特性，當4個信道檢測到信號時，可判定至少有2個同時達到信號，根據各FIFO所存數據瞬時頻率參數進行分選，選出2個有效的FIFO輸出。

優選地，32個所述脈沖邊沿檢測模塊獨立運行。保證每個子信道都可及時準確的檢測到有效脈沖。

優選地，所述輪詢檢測方法，即檢測狀態機從0～31循環判斷各信道是否有脈沖上升沿，因此當某個信道有脈沖到達時，不能保證馬上被檢測狀態機檢測到，例如當前檢測到10信道，在15信道有脈沖到達，那么檢測模塊在5個周期后才能檢測到15信道，只有將15信道的數據延遲5個周期，才能保證檢測到15信道脈沖的前沿數據，因此對每個子信道數據的延遲量進行動態調整，即在每個信道脈沖上升沿標志有效時，根據子信道存儲狀態機輪詢檢測模塊當前檢測到的信道編號，確定該子信道數據需要的延遲量，然后通過數字延遲單元，將該子信道的數據及脈沖上升沿標志做相應延遲。

本發明具有的有益效果是：

采用子信道并行檢測及數據可變延遲控制技術實現同時到達信號的檢測，通過對子信道有效脈沖的輪詢檢測以及脈沖數據動態延遲，實現對多個同時到達信號脈沖前沿數據的準確捕獲，解決被動制導系統密集信號適應性問題。基于FPGA實時檢測及分離多個同時到達信號，通過時域、頻域的聯合檢測，對不同體制的雷達信號具有更好的適應性。基于FPGA實現同時到達信號檢測及存儲，實時性好。

本采用輪詢檢測及可變延遲控制，實現對數字信道化接收機各子信道輸出脈沖的實時檢測，在不丟失每個子信道脈沖信號的前提下，減少了硬件資源消耗，便于FPGA的硬件實現。采用輪詢檢測方法，僅使用4個數據存儲FIFO即可實現對32個有效信道的檢測，可檢測并存儲2個同時到達信號，對子信道化輸出數據采用可變延遲控制技術，可準確的捕獲每個脈沖信號的前沿數據。

附圖說明

圖1為一種同時到達兩線性調頻信號的分數階信道化分離方法；

圖2為時到達信號分離方法示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明的具體實施方式做進一步說明：

其中，FPGA:(Field－Programmable Gate Array)，即現場可編程門陣列。

FIFO：(First Input First Output)，先入先出隊列。

如圖2所示，一種用于數字信道化接收機的同時到達信號檢測方法，信號的檢測及存儲在FPGA中實現，包括：

通過對數字信道化處理后的各子信道進行脈沖檢測，提取有效雷達脈沖，可捕獲2個脈沖前沿對齊的同時到達信號，檢測到脈沖下降沿后，根據數據緩存FIFO中存儲信號的相關參數(包括幅度、瞬時頻率和脈寬等參數)進行信道判別，區分出多個同時到達信號，同時到達信號的檢測分為如下兩個步驟：

(一)子信道有效脈沖檢測及存儲

數字信道化接收機設有32個子信道，每個子信道的帶寬為20MHz，子信道濾波器50％交疊，子信道有效脈沖檢測即是對32個子信道進行脈沖上升沿、下降沿檢測的過程，每個子信道對應一個脈沖邊沿檢測模塊，采用能量檢測法，將連續8個數據的絕對值之和與預設噪聲門限進行比，判斷出脈沖的上升及下降沿，恢復出脈沖包絡、提取脈沖到達時間、脈寬特征參數；

子信道有效脈沖存儲控制模塊采用輪詢檢測方法對32個子信道的脈沖上升沿進行檢測，當某個子信道檢測到脈沖到達時，根據數據緩存FIFO狀態判斷是否暫存該信道數據，32個信道檢測模塊根據FIFO空閑狀態申請使用，由于雷達信號的脈內調制帶寬通常不大于20MHz，信號檢測模塊共設置4個數據FIFO用于存儲同一個脈沖周期的多個信號，每個脈沖采集周期內，各子信道有脈沖到達時，根據FIFO的空閑狀態申請存儲空間，有FIFO空閑則該信道占用該空閑FIFO持續存入數據，直到該子信道脈沖結束或FIFO存滿，當4個FIFO都被占用后，某子信道再有脈沖到達時，放棄對它的存儲，直到本次脈沖采集周期結束再繼續脈沖存儲檢測；

(二)同時到達信號分離方法

經上述脈沖邊沿檢測模塊及子信道有效脈沖存儲控制模塊處理后，在脈沖采樣周期結束時，同時到達信號分離狀態機從4個數據存儲FIFO中選擇出2個同時到達信號輸出，同時到達信號分離狀態機在脈沖采樣周期結束時，根據FIFO占用情況以及各FIFO中所存數據的幅度、瞬時頻率和脈寬參數進行聯合判斷，選擇出2個同時到達信號，根據4個數據FIFO的占用情況進行分類，分別對FIFO占用數量為1、2、3、4的情況進行處理：

(1)當1個FIFO存有信號時，對該信號進行脈寬和頻率預分選，若脈沖參數與設定的目標信號特征參數匹配，則分選成功，輸出該信號，否則分選失敗，清空數據FIFO；

(2)當2個FIFO存有信號時，對FIFO中存入信號的信道編號進行判斷，若間隔大于一個信道，判定為2個同時到達信號，分別對其進行脈寬和頻率分選以確定是否輸出該信號；若是2個FIFO存入的是相鄰子信道，則判定為跨道的單信號，并根據2個信號的瞬時頻率進行分選，選擇頻率與目標信號頻率最接近的信號輸出，同時清空另一個數據FIFO；

(3)當3個FIFO存有信號時，根據目標信號的帶寬通常不大于20MHz的特點，當3個信道檢測到信號時，可判定至少有2個同時達到信號，根據各FIFO中所存數據的信道編號進行判斷，若有2個是相鄰信道，從相鄰的2個信道根據能量最大選1個，另一個信道為同時到達信號，若3個信道各不相鄰，則判定為3個同時到達信號，根據瞬時頻率選擇出與目標最接近的兩個信道輸出；

(4)當4個FIFO存有信號時，根據目標信號的帶寬通常不大于20MHz的特性，當4個信道檢測到信號時，可判定至少有2個同時達到信號，根據各FIFO所存數據瞬時頻率參數進行分選，選出2個有效的FIFO輸出。

32個所述脈沖邊沿檢測模塊獨立運行。保證每個子信道都可及時準確的檢測到有效脈沖。

輪詢檢測方法，即檢測狀態機從0～31循環判斷各信道是否有脈沖上升沿，因此當某個信道有脈沖到達時，不能保證馬上被檢測狀態機檢測到，例如當前檢測到10信道，在15信道有脈沖到達，那么檢測模塊在5個周期(若該處目標信號的帶寬為20MHz，對應的每個周期為5ns)后才能檢測到15信道，只有將15信道的數據延遲5個周期，才能保證檢測到15信道脈沖的前沿數據，因此對每個子信道數據的延遲量進行動態調整，即在每個信道脈沖上升沿標志有效時，根據子信道存儲狀態機輪詢檢測模塊當前檢測到的信道編號，確定該子信道數據需要的延遲量，然后通過數字延遲單元，將該子信道的數據及脈沖上升沿標志做相應延遲，上述對當前檢測到10信道，在15信道有脈沖到達指示給出的一個距離說明，針對其它信道同樣適用。

當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。