专利名称：基于统计数据检测的同频干扰抑制模块及同频干扰抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于统计数据检测的同频干扰抑制模块及同频干扰抑制方法。
背景技术：
自1943年美国正式推出微波雷达以来，微波雷达一直广泛应用于舰船的导航领域，连续发射电磁波的雷达称为连续波雷达，按发射信号的形式区分，连续波雷达分为非调制单频或多频连续波雷达和调频连续波雷达。非调制单频连续波雷达能对相当距离范围内的具有任何移动速度的目标进行测速，而脉冲雷达只有采用复杂的技术才能实现此性能，连续波雷达容易区分活动目标，适用于检测单一活动目标。船用连续波导航雷达可以安装在各类船舶上，一方面，用于港口环境下，探测船舶自身周围的各类物体如船只、浮标、桥墩、堤岸等，给船舶驾驶员提供直观的目标距离与方位信息，规避各类危险障碍物，防止碰撞事故；另一方面，引导船舶按航道行驶，直至顺利泊锚。利用船用连续波导航雷达进行遥测时，经常存在一些干扰，这些干扰中最为常见的是同频干扰、固体目标物干扰和降雨干扰等，同频干扰噪声是有源噪声，其信号强度通常较大，而且遍布整幅雷达图像之上，直接影响雷达所采集的图像的质量。同频干扰对连续波导航雷达的影响主要包括以下方面(1)当船舶上同时开机的同型雷达数量大于三部时，雷达显示画面基本被干扰所占据，真实目标回波淹没在干扰信号之中，导致雷达的信噪比下降，而且影响了雷达的作用距离；(2)如果同频干扰出现在跟踪波门内，将导致跟踪目标丢失；(3)使雷达的抗干扰能力急剧下降。为了克服这些问题，必须要抑制或消除雷达的同频干扰。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对干扰时间点上的干扰所致异常信号进行处理，经过一个回波周期则干扰时间点所在的异常信号基本被去除，从移位缓存器中输出的信号进行后续信号处理的同时传输到双口 RAM进行存储，便于下一回波周期对其统计分析并生成检测信号的基于统计数据检测的同频干扰抑制系统及方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，它包括随机存储器RAM、减法器、取绝对值电路、归一化电路、比较器、命令解析电路和同频干扰抑制电路，命令解析电路的输入与外部显示设备输出的同频干扰抑制命令信号连接，命令解析电路的输出与比较器的一个输入端连接；随机存储器RAM的输出分别与减法器和取最大值电路连接，减法器的另一路输入与待作同频干扰抑制处理的回波信号连接，减法器的输出与取绝对值电路连接，取绝对值电路与归一化电路的一个输入端连接，取最大值电路的输出与归一化电路的另一个输入端连接，归一化电路的输出端与比较器的另一个输入端连接，比较器的输出端与同频干扰抑制电路连接，同频干扰抑制电路的输出分别与随机存储器RAM和后续信号处理单元相连。随机存储器RAM、减法器、取绝对值电路、归一化电路、比较器、命令解析电路和同频干扰抑制电路配置在一个FPGA器件中。进一步地，随机存储器RAM的深度等于单个周期回波信号采样点数。进一步地，随机存储器RAM为双口 RAM，其读口连接减法器和取最大值电路，其写口连接同频干扰抑制电路。进一步地，同频干扰抑制电路为位宽与回波信号位宽相同的寄存器组。寄存器组中寄存器的个数M为10 20个。基于统计数据检测的同频干扰抑制方法，它包括异常信号识别、归一化差信号、干扰异常信号识别定位和干扰抑制四个步骤: 其中，所述的异常信号识别包括以下子步骤:SlOl:从随机存储器RAM中读取上一回波周期的信号Sp (η)至减法器；S102:将当前回波周期信号延迟(M-1) /2+1个时钟周期后送入减法器；S103:在减法器中，将当前回波周期信号s (η)与上一回波周期信号sp (η)的对应米样点相减，获得差 目号s (η) — sp (η)；S104:取模得到差信号的绝对值As (n)= s (n)— sp (η) |，其中η=1、2、3……N；所述的归一化差信号步骤包括以下子步骤:S201:在每个回波周期，从随机存储器RAM中读取上一回波周期的信号至取最大值电路，取最大值电路通过前后比较获取该回波周期信号的最大值，在该回波周期信号结尾处即获得最大值；S202:将获得的最大值寄存到寄存器Spmax中；S203:将寄存在寄存器Spmax的上一回波周期信号的最大值和当前回波周期的差信号的绝对值As (η) —同送入归一化电路进行归一化处理，得到归一化差信号
权利要求
1.基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:它包括随机存储器RAM、减法器、取绝对值电路、归一化电路、比较器、命令解析电路和同频干扰抑制电路，命令解析电路的输入与外部显示设备输出的同频干扰抑制命令信号连接，命令解析电路的输出与比较器的一个输入端连接；随机存储器RAM的输出分别与减法器和取最大值电路连接，减法器的另一路输入与待作同频干扰抑制处理的回波信号连接，减法器的输出与取绝对值电路连接，取绝对值电路与归一化电路的一个输入端连接，取最大值电路的输出与归一化电路的另一个输入端连接，归一化电路的输出端与比较器的另一个输入端连接，比较器的输出端与同频干扰抑制电路连接，同频干扰抑制电路的输出分别与随机存储器RAM和后续信号处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:所述的随机存储器RAM的深度等于单个周期回波信号采样点数。
3.根据权利要求1所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:所述的随机存储器RAM为双口 RAM，其读口连接减法器和取最大值电路，其写口连接同频干扰抑制电路。
4.根据权利要求1所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:所述的同频干扰抑制电路为位宽与回波信号位宽相同的寄存器组。
5.根据权利要求4所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:所述的寄存器组中寄存器的个数M为10 20个。
6.根据权利要求1所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制模块，其特征在于:所述的随机存储器RAM、减法器、取绝对值电路、归一化电路、比较器、命令解析电路和同频干扰抑制电路配置在一个FPGA器件中。
7.基于统计数据检测的同频干扰抑制方法，其特征在于:它包括异常信号识别、归一化差信号、干扰异常信号识别定位和干扰抑制四个步骤，其中，所述的异常信号识别包括以下子步骤: 5101:从随机存储器RAM中读取上一回波周期的信号Sp (η)至减法器； 5102:将当前回波周期信号延迟(M-1) /2+1个时钟周期后送入减法器； S103:在减法器中，将当前回波周期信号s (η)与上一回波周期信号Sp (η)的对应采样点相减，获得差/[目号s (η) — sp (η)； S104:取模得到差信号的绝对值As(n) = |s(n)-sp(n) |，其中11=1、2、3……N; 所述的归一化差信号步骤包括以下子步骤: 5201:在每个回波周期，从随机存储器RAM中读取上一回波周期的信号至取最大值电路，取最大值电路通过前后比较获取该回波周期信号的最大值，在该回波周期信号结尾处即获得最大值； 5202:将获得的最大值寄存到寄存器Spmax中； 5203:将寄存在寄存器Spmax的上一回波周期信号的最大值和当前回波周期的差信号的绝对值As (η) —同送入归一化电路进行归一化处理，得到归一化差信号AsuniCn) =bpmax其中，n=l、2、3......N ； 所述的干扰异常信号识别定位步骤包括以下子步骤:5301:解析检测门限Titf:检测门限Titf通过显示设备发送的同频干扰抑制命令解析出来； 5302:利用归一化差信号识别定位干扰异常信号:将归一化差信号ASuni(n)与检测门限Titf进行比较，当归一化差信号ASuni(n)〈检测门限Titf时，时间点η所在的测量值为无干扰；当归一化差信号ASuni(n) >检测门限Titf时，则时间点η所在的测量值为干扰；在每一个时钟周期内对测量值进行检测，确定干扰信号出现的时间点； 所述的干扰抑制步骤包括以下子步骤: S4:干扰抑制，针对干扰时间点上的干扰所致异常信号进行处理:当归一化差信号Asmi(Ii) >检测门限Titf时，buff中的数据全部置零；当归一化差信号ASuni(n)〈检测门限Titf时，保持buff中的数据不变。
8.根据权利要求7所述的基于统计数据检测的同频干扰抑制方法，其特征在于:它还包括一个初始化步骤，开机后第一回波周期将从射频接收的回波信号按采样点依次写入所述的随机存储器RA M。
全文摘要
本发明公开了一种基于统计数据检测的同频干扰抑制模块及同频干扰抑制方法，命令解析电路与比较器连接，RAM的输出分别与减法器和取最大值电路连接，取绝对值电路和取最大值电路的输出与归一化电路连接，归一化电路与比较器连接，比较器与同频干扰抑制电路连接，同频干扰抑制电路的输出分别与随机存储器RAM和后续信号处理单元相连。方法包括异常信号识别、归一化差信号、干扰异常信号识别定位和干扰抑制。本发明针对干扰时间点上干扰所致异常信号进行处理，经过一个回波周期则干扰时间点所在的异常信号基本被去除；抑制效果好，雷达信噪比高，保证了雷达的作用距离和通讯质量，可有效地规避各类危险障碍物，提高了船舶行驶的安全性。
文档编号G01S7/36GK103076597SQ20121058661
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者何奎, 姚元飞, 钱延军 申请人:成都天奥信息科技有限公司