[發明專利]一種雷達及通信信號的脈沖寬度檢測算法

有效

• 申請號: 201710013992.5
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106597122B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 劉云學;于會;劉鵬飛;范文強;賀鵬飛;王娟娟
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 申國棟

1.一種雷達及通信信號的脈沖寬度檢測算法，步驟為：首先檢測出上升沿位置，再檢測出下降沿位置，然后通過上升沿位置和下降沿位置求得脈沖寬度后再次進入上升沿的檢測，從而循環進行上升沿的檢測和下降沿的檢測，連續捕捉脈沖信號并計算脈沖寬度，其特征在于：

檢測之前，先建立一個寬時間窗口，再將寬時間窗口分為若干窄時間窗口，并為寬時間窗口設定一個寬時間窗口的門限，為窄時間窗口設立一個高門限和一個低門限；

上升沿檢測時，首先進行窄時間窗口的過高門限判斷和過低門限判斷，然后進行高門限決策融合和低門限決策融合,然后進行寬時間窗口的過門限判斷并得到“寬時間窗口上升沿位置”，然后將寬時間窗口檢測結果與上升沿低門限融合決策進行第二級決策融合并獲得“低門限上升沿位置”、將寬時間窗口檢測結果與上升沿高門限融合決策進行第二級決策融合并獲得“高門限上升沿位置”，對寬時間窗口過門限的采樣點進行信噪比估計，最后依據信噪比估計的結果從“低門限上升沿位置”、“高門限上升沿位置”和“寬時間窗口上升沿位置”中選擇其一為“上升沿位置”；

下降沿檢測時，首先進行窄時間窗口的過高門限判斷和過低門限判斷，然后進行高門限決策融合和低門限決策融合,然后進行寬時間窗口的過門限判斷,完成寬時間窗口功率大于等于門限的采樣點的信噪比估計,得到“寬時間窗口下降沿位置”，然后將寬時間窗口檢測結果與下降沿低門限融合決策進行第二級決策融合并獲得“低門限下降沿位置”、將寬時間窗口檢測結果與下降沿高門限融合決策進行第二級決策融合并獲得“高門限下降沿位置”，最后依據信噪比估計的結果從“低門限下降沿位置”、“高門限下降沿位置”和“寬時間窗口下降沿位置”中選擇其一為“下降沿位置”；

具體步驟為：

（1）參數初始化設置：

（1-1）設定一個寬時間窗口并將該寬時間窗口劃分為K個窄時間窗口，所述寬時間窗口長度為N個采樣點、采樣間隔為Ts，N大于等于K，所述窄時間窗口長度為M個采樣點，M小于N；

（1-2）設定一信噪比值SNR0；

（1-3）設定虛警概率：為寬時間窗口設定虛警概率Pf0；為窄時間窗口設定虛警概率Pf1和Pf2，Pf0<Pf1<Pf2；

（1-4）根據各虛警概率計算各檢測門限：根據Pf0計算寬時間窗口的檢測門限T0，根據Pf1和Pf2分別計算出窄時間窗口的檢測門限T1和T2，且有T0>T1>T2，即T1為窄時間窗口的高門限，T2為窄時間窗口的低門限；

（1-5）設定“用于估計信噪比的采樣點數限值”N0；

（2）將所有寬時間窗口和窄時間窗口的內部輸入信號采樣值及采樣值的緩存隊列、輸入信號功率及功率的緩存隊列均清0；

建立“下降沿檢測中檢測到下一脈沖上升沿”標志X1、“上升沿檢測中檢測到脈沖下降沿”標志X2、“寬時間窗口已檢測到脈沖信號”標志X3以及“寬時間窗口未檢測到脈沖信號”標志X4并全部置為0；建立“寬時間窗口功率低于門限采樣點數”N1和“寬時間窗口過門限采樣點數”N2并均置為0；

（3）運行上升沿檢測模塊：

（3-1）建立窄時間窗口的“已檢測到低門限上升沿”標志Y1和窄時間窗口的“已檢測到高門限上升沿”標志Y2并全部置為0；

（3-2）檢驗標志X1是否為1：若為1，表明在上一脈沖下降沿檢測模塊中檢測到當前脈沖的上升沿，則將標志X1置0、然后進入步驟（3-4）,根據緩存區中的數據檢測上升沿位置，所述緩存區中的數據包括寬時間窗口及各窄時間窗口的平均功率、還包括緩存隊列中的數據；若不為1，則進入步驟（3-3）；

（3-3）計算寬時間窗口的平均功率和K個窄時間窗口各自的平均功率，并對寬時間窗口及各窄時間窗口對應的緩存隊列進行處理：當前采樣點進入緩存隊列、緩存隊列中最末的采樣點退出緩存隊列；

（3-4）分別判斷各窄時間窗口的平均功率是否大于等于T1，得到K個高門限判決結果；并且，分別判斷各窄時間窗口的平均功率是否大于等于T2，得到K個低門限判決結果；

（3-5）建立“上升沿低門限融合決策”標志Z1，然后對K個窄時間窗口的低門限判斷結果進行決策融合；若融合結果為檢測到脈沖信號，則將Z1置為1，否則將Z1置為0；

（3-6）建立“上升沿高門限融合決策”標志Z2，然后對K個窄時間窗口的高門限判斷結果進行決策融合；若融合結果為檢測到脈沖信號，則將Z2置為1，否則將Z2置為0；

（3-7）檢驗標志X3是否為1：若標志X3為1，則將N2加1，然后進入步驟（3-8）；若標志X3不為1，則判斷寬時間窗口的平均功率是否大于等于T0：若寬時間窗口的平均功率大于等于T0，則將標志X3置1，置N2為1，并記錄“寬時間窗口上升沿位置”，然后進入步驟（3-8），若寬時間窗口的平均功率小于T0，則進入步驟（3-3）對下一采樣點進行處理；

（3-8）將寬時間窗口檢測結果與上升沿低門限融合決策進行第二級決策融合，檢驗寬時間窗口檢測到脈沖信號后、上升沿低門限融合決策過程中第一次檢測到脈沖信號的時刻：如果標志Y1為0，則檢驗標志Z1是否為1：如果標志Z1為1，則置標志Y1為1并記錄“低門限上升沿位置”再進入步驟（3-9），如果標志Z1不為1，則進入步驟（3-9）；如果標志Y1不為0，則進入步驟（3-9）；

（3-9）將寬時間窗口檢測結果與上升沿高門限融合決策進行第二級決策融合，檢驗寬時間窗口檢測到脈沖信號后、上升沿高門限融合決策過程中第一次檢測到脈沖信號的時刻：如果標志Y2為0，則檢驗標志Z2是否為1：如果標志Z2為1，則置標志Y2為1并記錄“高門限上升沿位置”再進入步驟（3-10），如果標志Z2不為1，則進入步驟（3-10）；如果標志Y2不為0，則進入步驟（3-10）；

（3-10）寬時間窗口檢測到脈沖信號后，檢驗當前脈沖的下降沿是否出現：如果當前寬時間窗口的平均功率小于T0，表明上升沿檢測過程中寬時間窗口檢測到脈沖信號后脈沖信號又消失了，即當前脈沖的下降沿到達，則記錄“寬時間窗口下降沿位置”并將標志X2及X4均置為1，并置標志X3及N1為0，然后執行“自適應上升沿位置確定”模塊并給出當前脈沖上升沿位置，然后上升沿檢測完成并返回；如果當前寬時間窗口的平均功率不小于T0，則估計信噪比SNR，然后進入步驟（3-11）；

（3-11）檢驗上升沿檢測是否完成：寬時間窗口檢測到脈沖信號后，如果N2大于N0，則表明上升沿檢測及信噪比估計已完成，則將標志X1、X2、X3和X4均置0，然后執行“自適應上升沿位置確定”模塊并給出上升沿位置，最后上升沿檢測完成并返回；如果N2不大于N0，則跳轉至步驟（3-3）對下一采樣點進行處理；

所述“自適應上升沿位置確定”模塊的步驟為：

（A-1）如果SNR>=SNR0且標志Y2為1，則置上升沿位置為“高門限上升沿位置”、然后返回，否則進入步驟（A-2）；

（A-2）如果SNR<SNR0且標志Y1為1，則置上升沿位置為“低門限上升沿位置”、然后返回，否則進入步驟（A-3）；

（A-3）置上升沿位置為“寬時間窗口上升沿位置”，然后返回；

（4）運行下降沿檢測模塊：

（4-1）建立窄時間窗口的“已檢測到低門限下降沿”標志Y3和窄時間窗口的“已檢測到高門限下降沿”標志Y4并全部置為0；

（4-2）檢驗標志X2是否為1：若為1，表明在上升沿檢測模塊中脈沖信號出現后又消失，則將標志X2置0，然后進入步驟（4-4），根據緩存區中的數據檢測下降沿位置，所述緩存區中的數據包括寬時間窗口及各窄時間窗口的平均功率、還包括緩存隊列中的數據；若不為1，則進入步驟（4-3）；

（4-3）計算寬時間窗口的平均功率和K個窄時間窗口各自的平均功率，并對寬時間窗口及各窄時間窗口對應的緩存隊列進行處理：當前采樣點進入緩存隊列、緩存隊列中最末的采樣點退出緩存隊列；

（4-4）分別判斷各個窄時間窗口的平均功率是否低于T1，得到K個高門限判決結果；并且，分別判斷各窄時間窗口的平均功率是否低于T2，得到K個低門限判決結果；

（4-5）建立“下降沿低門限融合決策”標志Z3，然后對K個窄時間窗口的低門限判斷結果進行決策融合；若融合結果為沒有檢測到脈沖信號，則將Z3置為1，否則將Z3置為0；

（4-6）建立“下降沿高門限融合決策”標志Z4，然后對K個窄時間窗口的高門限判斷結果進行決策融合；若融合結果為沒有檢測到脈沖信號，則將Z4置為1，否則將Z4置為0；

（4-7）檢驗標志X4是否為0：若標志X4為0，則進入步驟（4-8），若標志X4不為0，則將N1加1后進入步驟（4-9）；

（4-8）判斷寬時間窗口的平均功率是否低于T0：若寬時間窗口的平均功率低于T0，將標志X4和N1均置為1，并記錄“寬時間窗口下降沿位置”，再進入步驟（4-9）；若寬時間窗口的平均功率大于或等于T0，則估計信噪比SNR，然后進入步驟（4-3）對下一采樣點進行處理；

（4-9）寬時間窗口檢測結果與下降沿低門限融合決策進行第二級決策融合，檢驗寬時間窗口檢測到脈沖信號消失后、下降沿低門限融合決策過程中第一次檢測到脈沖信號消失的時刻：如果標志Y3為0，則檢驗標志Z3是否為1：如果標志Z3為1，則置標志Y3為1并記錄“低門限下降沿位置”再進入步驟（4-10），如果標志Z3不為1，則進入步驟（4-10）；如果標志Y3不為0，則進入步驟（4-10）；

（4-10）將寬時間窗口檢測結果與下降沿高門限融合決策進行第二級決策融合，檢驗寬時間窗口檢測到脈沖信號消失后、下降沿高門限融合決策過程中第一次檢測到脈沖信號消失的時刻：如果標志Y4為0，則檢驗標志Z4是否為1：如果標志Z4為1，則置標志Y4為1并記錄“高門限下降沿位置”再進入步驟（4-11），如果標志Z4不為1，則進入步驟（4-11）；如果標志Y4不為0，則進入步驟（4-11）；

（4-11）檢驗下一脈沖的上升沿是否出現：如果當前寬時間窗口的平均功率大于等于T0，表明下降沿檢測過程中檢測到新的脈沖信號出現，即下一個脈沖的上升沿到達，則記錄“寬時間窗口上升沿位置”并將標志X1和X3置為1，并置標志X4和N2為0，然后執行“自適應下降沿位置確定”模塊并給出當前脈沖下降沿位置，然后下降沿檢測完成并返回；如果當前寬時間窗口的平均功率小于T0，則進入步驟（4-12）；

（4-12）檢測下降沿檢測是否完成：如果N1大于N，則將標志X1、X2、X3和標志X4置0，然后執行“自適應下降沿位置確定”模塊并給出下降沿位置，然后下降沿檢測完成并返回；如果N1小于等于N，則跳轉至步驟（4-3）對下一采樣點處理；

（5）根據上升沿位置和下降沿位置計算出脈沖寬度，然后進入步驟（3）再次開始檢測上升沿；

所述“自適應下降沿位置確定”模塊的步驟為：

（B-1）如果SNR>=SNR0且標志Y4為1，則下降沿位置為“高門限下降沿位置”、然后返回，否則進入步驟（B-2）；

（B-2）如果SNR<SNR0且標志Y3為1，則下降沿位置為“低門限下降沿位置”、然后返回，否則進入步驟（B-3）；

（B-3）置下降沿時刻為“寬時間窗口下降沿位置”，然后返回。