本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种多通道数字接收机实时内定标处理方法及装置。
背景技术：
随着技术的发展和系统性能的提升，多通道雷达成为了一个重要雷达系统配置，其保障了干涉雷达、动目标检测雷达、多波束雷达和数字波束形成雷达等多功能雷达系统的实现。
然而，随着雷达分辨率的提高，雷达数据量迅速增大，受现有系统固存和数传能力的限制，多通道数据难以存储与下传，因此需在系统中实时完成多通道数据的融合处理。目前多通道系统由于各通道具有各自的发射接收设备，各设备之间存在着幅相和时延等不一致传输特性，如果不进行校正，将严重影响雷达性能指标的实现。因此，涉及多通道数字接收机实时内定标处理方法具有重要的应用意义。
现有的多通道雷达系统内定标技术主要针对通道幅相误差进行校正单通道系统的信号幅相失真校正技术，其中陈杰等在“一种星载多通道天线sar数据通道幅相误差校正平台”中，黄晓涛等在“超宽带合成孔径雷达中的多通道校正方法”中，均给出了多通道幅相校正方案，但是其方法分别针对天线和小时宽带宽积系统提出，不具备通用性，并且无法实现对时延误差校正。
冯锦等在“一种估计通道误差的方法及装置”中，刘仲伟等在“一种多通道子带信号的均衡、同步方法及其系统”中也给出了多通道信号校正方法，但其处理计算复杂度高，无法适应实时快速处理的需求。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多通道数字接收机实时内定标处理方法及装置，解决了多通道雷达系统对通道间幅相和时延非一致特性进行实时内定标校正的问题，通过时域滤波实现时延校正，大幅降低了计算复杂度。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一个方面，本发明提出了一种多通道数字接收机实时内定标处理方法，所述方法包括以下步骤：步骤s1：对各通道内定标数据进行匹配滤波及频谱补零，获得各通道信号冲击响应数据；步骤s2：根据各通道的冲击响应数据得到通道间的幅度、相位和时延不一致特性；步骤s3：对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正得到校正后的回波信号；步骤s4：对校正后的回波信号进行时延不一致特性校正。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，在所述步骤s1中，获得各通道信号冲击响应数据包括获得每个通道信号冲击响应数据，其中，获得每个通道信号冲击响应数据进一步包括如下步骤：将多次采集的同一通道的内定标数据进行平均得到平均数据；对平均数据进行频域匹配滤波处理；对经过匹配滤波后的信号在频域边缘进行补零处理；对补零后信号进行逆傅里叶变换得到信号冲击响应数据。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，步骤s2进一步包括如下步骤：根据各通道的冲击响应数据得到各通道信号冲击响应的峰值点位置；根据各通道信号冲击响应的峰值点位置得到各通道信号冲击响应的峰值点位置相对应的各通道的i路信号和q路信号；根据各通道信号冲击响应的峰值点位置、各通道的i路信号和q路信号得到通道间的幅度不一致特性、相位不一致特性和时延不一致特性。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，所述第i个通道与第1通道的幅度不一致特性为
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，在步骤s3中，对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正包括如下步骤：根据各通道的回波采集信号的i路信号和q路信号得到各通道i路信号校正后的回波信号；根据各通道的回波采集信号的i路信号和q路信号得到各通道q路信号校正后的回波信号。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，各通道i路信号校正后的回波信号为：
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，在步骤s4中，时延不一致特性校正包括信号整数倍采样周期时延校正和小数倍采样周期时延校正。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，信号整数倍采样周期时延校正包括：根据时延不一致特性和ad采样率相乘取整来获得整数倍周期采样时延量；根据整数倍周期采样时延量和各通道q路信号校正后的回波信号得到各通道q路整数倍周期延迟后的回波信号；根据整数倍周期采样时延量和各通道i路信号校正后的回波信号得到各通道i路整数倍周期延迟后的回波信号。
上述多通道数字接收机实时内定标处理方法中，小数倍采样周期时延校正包括：根据时延不一致特性、ad采样率和整数倍周期采样时延量得到小数倍采样周期时延；根据小数倍采样周期时延和各通道q路整数倍周期延迟后的回波信号得到各通道q路小数倍采样周期时延回波信号；根据小数倍采样周期时延和各通道i路整数倍周期延迟后的回波信号得到各通道i路小数倍采样周期时延回波信号。
另一方面，本发明还提出了一种多通道数字接收机实时内定标处理装置，其特征在于包括：第一模块，用于对各通道内定标数据进行匹配滤波及频谱补零，获得各通道信号冲击响应数据；第二模块，用于根据各通道的冲击响应数据得到通道间的幅度、相位和时延不一致特性；第三模块，用于对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正得到校正后的回波信号；第四模块，用于对校正后的回波信号进行时延不一致特性校正。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)时延校正处理效率高。方法通过将时延校正分解为整数倍时延和小数倍时延分别处理。小数倍时延可通过设计的时域滤波器进行基于硬件的快速校正，避免了傅立叶变换等大量计算，大大提高了处理速度。
(2)通道间非一致性测量仅利用傅立叶变换到频域处理，并通过信号补零的方式，提高了通道响应定位精度和幅相提取精度，方法简便，效率高效，提高了处理速度和定标测量精度，具有很好的实用性。
(3)通过对补零处理后冲击响应的分析，可同时获得通道间的幅相误差和时延误差，并给出了相应的校正方法，能够同时实现对以上3种通道不一致特性的校正。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的多通道数字接收机实时内定标处理方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的通道间幅度和时延不一致示意图；
图3是本发明实施例提供的内定标信号匹配滤波后的冲击响应图；
图4是本发明实施例提供的时延不一致特性校正的流程图；
图5为示出了可用来实践本发明的实施方式的计算设备的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
方法实施例：
图1是本发明实施例提供的多通道数字接收机实时内定标处理方法的流程图。参考图1，该多通道数字接收机实时内定标处理方法包括以下步骤：
步骤s1：对各通道内定标数据进行匹配滤波及频谱补零，获得各通道信号冲击响应数据；
步骤s2：根据各通道的冲击响应数据得到通道间的幅度、相位和时延不一致特性；
步骤s3：对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正得到校正后的回波信号；
步骤s4：对校正后的回波信号进行时延不一致特性校正。
在步骤s1中，获得各通道信号冲击响应数据包括获得每个通道信号冲击响应数据，其中，获得每个通道信号冲击响应数据进一步包括如下步骤：
将多次采集的同一通道的内定标数据进行平均得到平均数据；
对平均数据进行频域匹配滤波处理；
对经过匹配滤波后的信号在频域边缘进行补零处理；
对补零后信号进行逆傅里叶变换得到信号冲击响应数据。
具体的，在进行非一致性测量之前，首先对各个通道的内定标信号进行多脉冲平均，来提高信号的信噪比，从而获得更高的测量精度。
其中，
匹配滤波主要获得各通道的冲击响应，具体步骤如下：
(a)各通道信号ai(τ)进行快速傅立叶变换(fft)ai(f)＝fft{ai(τ)}；
(b)将各通道fft后的信号与频域匹配滤波器相乘得到ai_hf(f)＝ai(f)h(f)；
频域匹配滤波器表达式为h(f)＝conj{fft[at(τ)]}其中at(τ)为理想发射信号。
(c)对各通道经过频域匹配滤波后的信号ai_hf(f)在频谱边缘补零，目的是对脉冲压缩结果进行插值，提高分辨率和误差提取精度。
(d)对各通道经过频域匹配滤波及补零后的信号ai_hf_zeropad(f)进行快速傅立叶逆变换(ifft)，得到脉冲压缩结果，如图3所示。
xi(t)＝ifft{ai_hf_zeropad(f)}
假设脉冲采样频率为fs，采样点数为m，补零点数为n，则ifft后的脉冲采样间隔为
上述实施例中，步骤s2进一步包括如下步骤：根据各通道的冲击响应数据得到各通道信号冲击响应的峰值点位置；根据各通道信号冲击响应的峰值点位置得到各通道信号冲击响应的峰值点位置相对应的各通道的i路信号和q路信号；根据各通道信号冲击响应的峰值点位置、各通道的i路信号和q路信号得到幅度不一致特性、相位不一致特性和时延不一致特性。
进一步的，幅度不一致特性为
其中，x1i(t1)为第一个通道信号冲击响应的峰值点位置t1处的i路信号；x1q(t1)为第一个通道信号冲击响应的峰值点位置t1处的q路信号；xii(ti)为第i个通道信号冲击响应的峰值点位置ti处的i路信号；xiq(ti)为第i个通道信号冲击响应的峰值点位置ti处的q路信号；δai_1为第i个通道相对与1通道的幅度不一致量；
在步骤s3中，对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正包括如下步骤：
根据各通道的回波采集信号的i路信号和q路信号得到各通道i路信号校正后的回波信号。具体实施时，各通道i路信号校正后的回波信号为：
其中，sii(τ)为第i个回波采集信号的i路信号；siq(τ)为第i个回波采集信号的q路信号；τ为回波采样时间；sii_aφ(τ)为经过幅度相位不一致特性校正后的第i个回波采集信号i路信号；i＝1、2……n，总共有n个通道。
根据各通道的回波采集信号的i路信号和q路信号得到各通道q路信号校正后的回波信号。具体实施时，各通道q路信号校正后的回波信号为：
其中，siq_aφ(τ)为经过幅度相位不一致特性校正后的第i个回波采集信号q路信号。
在步骤s4中，如图4所示，时延不一致特性校正包括信号整数倍采样周期时延校正和小数倍采样周期时延校正。
信号整数倍采样周期时延校正包括：
根据时延不一致特性和ad采样率fs相乘取整来获得整数倍周期采样时延量ηi；根据整数倍周期采样时延量ηi和各通道q路信号校正后的回波信号得到各通道q路整数倍周期延迟后的回波信号；根据整数倍周期采样时延量ηi和各通道i路信号校正后的回波信号得到各通道i路整数倍周期延迟后的回波信号。
具体的，对获得时延量的整数倍采样周期时延进行校正。整数倍周期采样时延通过对时延不一致特性与系统ad采样率fs相乘取整来获得，计算方式为：ηi＝floor(δti_1·fs)。其中，floor(·)表示向下取整操作。
之后对经过幅相校正后的信号通过信号平移实现整数倍周期延迟，延迟量为ηi，延迟后信号表示为sii_t(τ)和siq_t(τ)。
小数倍采样周期时延校正包括：根据时延不一致特性、ad采样率和整数倍周期采样时延量得到小数倍采样周期时延；根据小数倍采样周期时延和各通道q路整数倍周期延迟后的回波信号得到各通道q路小数倍采样周期时延回波信号；根据小数倍采样周期时延和各通道i路整数倍周期延迟后的回波信号得到各通道i路小数倍采样周期时延回波信号。
具体的，对获得时延量的小数倍采样周期时延进行校正。小数倍采样周期时延ηdec_i通过下式计算获得：
ηdec_i＝δti_1·fs-ηi
小数倍采样时延校正通过32点的专用时域滤波器来实现，该时域滤波器系数通过下式来设计实现：
其中，
本实施例针对多通道数字接收机，通过对内定标信号的匹配滤波获得通道响应，然后利用各通道响应信号进行分析获得通道幅度、相位和时延的非一致特性，进而对采样iq信号进行幅相校正，并通过周期时延和滤波器实现时延非一致性校正。本实施例解决了多通道雷达系统对通道间幅相和时延非一致特性进行实时内定标校正的问题，通过时域滤波实现时延校正，大幅降低了计算复杂度。该多通道处理方法，避免了对多通道雷达信号进行地面事后校正和预处理的要求，使系统具备实时通道处理能力，提高了系统多通道性能。本实施的多通道处理针对内定标回路信号给出了信号处理步骤流程。该流程为通用性信号处理流程，可以方便的在dsp、fpga、arm等多种处理器中实现。
装置实施例:
本实施例还提供了一种多通道数字接收机实时内定标处理装置，该装置包括：第一模块、第二模块、第三模块和第四模块。其中，
第一模块，用于对各通道内定标数据进行匹配滤波及频谱补零，获得各通道信号冲击响应数据；
第二模块，用于根据各通道的冲击响应数据得到通道间的幅度、相位和时延不一致特性；
第三模块，用于对各通道回波采集数据进行幅度和相位不一致特性校正得到校正后的回波信号；
第四模块，用于对校正后的回波信号进行时延不一致特性校正。
图5示出了可以用来实践本发明实施方式的示例性计算设备的结构框图。可以理解，本公开内容中记载的客户端、代理和/或服务器可以利用图5所示的计算设备来实现。如图5所示，计算设备可以包括：cpu(中央处理单元)401、ram(随机存取存储器)402、rom(只读存储器)403、系统总线404、硬盘控制器405、键盘控制器406、串行接口控制器407、并行接口控制器408、显示器控制器409、硬盘410、键盘411、串行外部设备412、并行外部设备413和显示器414。在这些部件中，与系统总线404耦合的有cpu401、ram402、rom403、硬盘控制器405、键盘控制器406、串行接口控制器407、并行接口控制器408和显示器控制器409。硬盘410与硬盘控制器405耦合，键盘411与键盘控制器406耦合，串行外部设备412与串行接口控制器407耦合，并行外部设备413与并行接口控制器408耦合，并且显示器414与显示器控制器409耦合。
上文已经通过示例的方式描述了本发明的若干实施方式。上述的不同块、操作以及技术的至少一部分可以被执行，通过使用硬件，处理器执行固件指令，处理器执行软件指令，或者及其任意组合。当采用执行固件以及软件指令的处理器执行时，软件或固件指令可以被存储在任意计算机可读存储中，例如磁盘，光盘或者其他存储介质，在一个ram或者rom或者flash存储器，处理器，硬盘，光盘，磁盘等等。同样地，软件和固件指令可以被传输到用户或者系统，通过任意已知的或者期望的传输方式包括，例如，在计算机可读盘或者其他便携式计算机存储机制或者通过通信媒介。通信媒介典型地具体话计算机可读指令，数据结构，程序模块或者在已调制数据信号中的其它数据例如载波或者其他传输机制。通过示例，并非限制，通信介质包括有线介质例如有线网络或者单线连接，以及无线媒介，例如声、无线频率，红外以及其它无线介质。从而，软件和固件指令可以被传输给用户或者系统，通过通信信道，例如电话线，dsl线，电缆电视线，光纤线缆，无线信道，因特网，等等(通过便携式存储介质提供这样的软件，其被看作是相同的或者可互换的)。软件或者固件指令可以包括及其可读指令，其当由处理器执行时，导致处理器执行不同动作。
应当注意，本发明的实施方式可以通过软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和系统并可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本实施方式的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
说明书中提及的通信网络可以包括各类网络，包括但不限于局域网(“lan”)，广域网(“wan”)，基于ip协议的网络(例如，因特网)以及端对端网络(例如，adhoc对等网络)。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤，或是将一个步骤分解为多个步骤。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。