[發(fā)明專利]基于廣義相關(guān)系數(shù)的FPGA運(yùn)算電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410660263.5
• 申請(qǐng)日: 2014-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN104460444A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林寶洪;徐維超;馬如豹;章云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明利用FPGA內(nèi)部邏輯電路的可編程性以及快速的并行運(yùn)算能力來實(shí)現(xiàn)一種高動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的相關(guān)運(yùn)算電路，并應(yīng)用于雷達(dá)、聲納測距以及GNSS信號(hào)的捕獲和跟蹤。

背景技術(shù)

在通信領(lǐng)域，信號(hào)相關(guān)，是雷達(dá)、聲納測距和GNSS信號(hào)捕獲、跟蹤等信號(hào)處理技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。相關(guān)是一種在噪聲背景下檢測已知信號(hào)的方法，其廣泛應(yīng)用于雷達(dá)和聲納測距、GNSS信號(hào)的捕獲和跟蹤。目前，相關(guān)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)通常采用匹配濾波器。匹配濾波器是一種針對(duì)加性高斯白噪聲的最佳線性濾波器，其輸出信號(hào)信噪比達(dá)到最大，為最優(yōu)線性濾波器。且其在時(shí)域運(yùn)算的電路結(jié)構(gòu)簡單，為一乘法器與累加器，因此得到了廣泛的應(yīng)用。然而在真實(shí)環(huán)境中，背景噪聲通常伴隨著除加性高斯白噪聲以外的其它噪聲成分，其中，脈沖噪聲是最為典型的環(huán)境噪聲成分之一，可以由云層放電、通信系統(tǒng)的電氣開關(guān)和繼電器狀態(tài)改變、雷達(dá)天線發(fā)射的無線電波等原因產(chǎn)生。由于接收信號(hào)中混入了脈沖噪聲，當(dāng)相關(guān)片段內(nèi)的脈沖噪聲達(dá)到一定量時(shí)，在對(duì)應(yīng)的相關(guān)運(yùn)算周期內(nèi)其輸出信噪比急劇下降，此時(shí)，匹配濾波器的性能隨之下降，甚至失效。

在統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理領(lǐng)域，相關(guān)是表征兩路信號(hào)之間統(tǒng)計(jì)關(guān)系強(qiáng)弱的指標(biāo)，其定量描述的經(jīng)典方法有3種，PPMCC(皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù))、SR(斯皮爾曼秩次相關(guān)系數(shù))以及KT(肯德爾秩次相關(guān)系數(shù))。相關(guān)的文獻(xiàn)證明：PPMCC的算法的時(shí)間復(fù)雜度與信號(hào)長度成正比，運(yùn)算速度快，可以滿足實(shí)時(shí)性要求，但當(dāng)信號(hào)存在脈沖噪聲時(shí)，其性能急劇惡化；相比于PPMCC，SR和KT的運(yùn)算效率較低，但是KT和SR利用了數(shù)據(jù)的排序信息來獲得對(duì)信號(hào)中伴隨的脈沖噪聲的穩(wěn)健性。

廣義相關(guān)系數(shù)揭示了PPMCC、KT、SR三者的內(nèi)在聯(lián)系。令表示n對(duì)原始數(shù)據(jù)，對(duì)X_i進(jìn)行升序排列，得到序列假設(shè)X_j位于序列中的第k個(gè)位置，則定義數(shù)字k為X_j的秩次，記為P_j。類似地可以定義Y_j的秩次并記為Q_j。記sgn(·)為符號(hào)函數(shù)，則廣義相關(guān)系數(shù)定義為：

ΓD=ΔΣi=1nΣj=1naijbij(Σi=1nΣj=1naij2Σi=1nΣj=1nbij2)12---(1)]]>