[發明專利]一種基于FPGA的二維有序統計恒虛警檢測器實現方法

有效

• 申請號: 202010695957.8
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111812632B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 宗竹林;羅杰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50;G01S13/04;G01S13/06;G01S7/41;G01S7/35;G01S7/292
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于FPGA的二維有序統計恒虛檢測器實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、假設二維功率矩陣規模為M×L，M為多普勒維單元數，L為距離單元數，設置寄存器組長度為M，即一個移位寄存器組包含M個寄存器，設置距離維滑窗長度為奇數X，需調用X組寄存器組，依次編號記為1～X，設置多普勒維滑窗單元長度為奇數Y，每個寄存器組需調用Y個寄存器，寄存器依次編號為1～Y，移位寄存器組之間數據傳遞賦值保持首尾相接；

S2、設置距離維的左、右窗參考單元數都為a，左、右保護單元數都為b，距離維滑窗長度為X＝2a+2b+1，編號為1～a、(a+2b+2)～X寄存器組分別為左、右參考單元寄存器組，編號為(a+1)～(a+b)、(a+b+2)～(a+2b+1)寄存器組分別為左、右保護單元寄存器組，編號X_c＝a+b+1的寄存器組為檢測單元寄存器組，即滑窗中心位置；

S3、設置多普勒維上、下參考單元數都為c，上、下保護單元數都為d，多普勒維滑窗單元總長度Y＝2c+2d+1，編號為1～c、(c+2d+2)～Y寄存器分別為上、下參考單元寄存器，編號為(c+1)～(c+d)、(c+d+2)～(c+2d+1)寄存器分別為上、下保護單元寄存器，編號Y_c＝c+d+1為檢測單元寄存器；

S4、定義二維OS-CFAR模塊輸入端口為兩個，第一端口為輸入二維功率矩陣數據使能信號，位寬為1位，使能為高電平代表輸入使能有效，第二端口為輸入二維功率矩陣數據，第二端口受控于第一端口的使能信號；將規模為M×L的二維功率矩陣按列連續輸入，即從第1個距離單元號開始依次輸入對應多普勒單元待測數據1～M，直到最后第L個距離單元號中最后一個多普勒單元數據輸入結束，每個FPGA主時鐘沿到來輸入一個數據；

S5、數據輸入后分為距離維和多普勒維兩路支路并行處理，多普勒維支路數據輸入后再分為兩路并行處理，一路負責提取檢測單元原始數據，另一路進行多普勒維檢測，距離維支路數據進入距離維檢測，具體為：

提取檢測單元原始數據：

輸入數據首先經過第一延時單元，第一延時單元通過調用RAM-Based Shift RegisterIP完成檢測單元組原始數據提取，移位長度設置為M×(a+b)，輸出分兩路，其中一路輸入第二延時單元；

第二延時單元調用RAM-Based Shift Register IP輸出即為檢測單元原始數據，定義為待測數據，移位數設置為c+d；

多普勒維檢測：

FPGA中重新調用一組寄存器組，記為寄存器組D，寄存器個數與多普勒維滑窗單元長度一致，為Y＝2c+2d+1；

第一延時單元輸出數據通過乘法器乘以多普勒維門限因子系數α_d，之后將數據輸入移位寄存器組D，每個FPGA主時鐘下完成一次寄存器間賦值傳遞；

并行調用2c個比較器C，對應2c個多普勒維參考單元，將待測數據輸入比較器C的A端，多普勒參考單元寄存器值輸入比較器C的B端，比較器若AB則輸出結果R＝1，否則輸出為0；

并行完成編號為1～c、(c+2d+2)～Y的寄存器值與待測數據同步輸入比較器C，若待測數據大于哪個參考單元寄存器值則比較器輸出為1，否則輸出0；

將所有多普勒維比較器單元輸出結果累加求和，求和結果記為Z_d；

距離維檢測：

輸入數據通過乘法器乘以距離維門限因子系數α_r，之后將數據輸入一號移位寄存器組第一個寄存器，每個時鐘上升沿完成一次寄存器賦值傳遞，寄存器組之間通過首位相接賦值；

確定距離維支路檢測所需的參考單元值，編號為1～a寄存器組左參考單元寄存器組，編號為(a+2b+2)～X為右窗參考單元寄存器組，每個參考單元寄存器組第c+d+1個寄存器的值即為距離維支路參考單元值；

并行調用2a個比較器C，對應2a個距離維參考單元，將待測數據輸入比較器C的A端，將距離參考單元寄存器值輸入比較器C的B端，AB則輸出結果R＝1，否則輸出為0；

并行完成編號為1～a、(a+2b+2)～X的寄存器值與待測數據同步輸入比較器C，若待測數據大于哪個參考單元寄存器值則比較器輸出為1，否則輸出0；

將所有距離維比較器單元輸出結果累加求和，求和結果記為Z_r；

S6、二維OS-CFAR檢測判決：

將距離維、多普勒維門限分開判決，多普勒維判斷Z_d3a/2是否成立，距離維判斷Z_r3c/2是否成立，若都成立之后再將兩者判決結果進行與運算，得到結果為1則代表有目標，為0則無目標，默認檢測結果寄存器值為0，若判決結果條件成立則將寄存器的值拉高為1；

S7、檢測結果輸出：

定義二維OS-CFAR模塊輸出端口為4個：

端口1為檢測結果輸出端口，由檢測結果寄存器賦值；

端口2為檢測數據輸出端口，由提取的檢測單元數據賦值；

端口3為多普勒單元號輸出端口，多普勒單元號寄存器值以模為M循環計數進行累加計數，累加使能即為輸入端口數據使能，每個距離單元都完成1～M計數變化；

端口4為距離單元號輸出端口，多普勒單元計數器每循環一次，距離單元號寄存器值加1。