基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法和装置与流程

本发明涉及电子侦察中的雷达脉冲信号侦察和截获，具体涉及一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法和装置。

背景技术：

1、在30mhz—18ghz范围内存在大量的雷达辐射源信号，每一种信号的频点、带宽、信号样式均不相同，构成了当今社会非常复杂的电磁环境。而战场上各种军队使用的电磁设备其电磁信号的抗截获性不断提升，这些对侦察接收机的系统性能提出了更高的要求，如更宽的监视频段、更大的动态范围、更高的灵敏度等。而商业频谱需求的增长、频谱资源的共享和拥塞，使得雷达侦察接收机所面临的电磁频谱环境也愈发复杂。频域宽开信道化接收机具有高截获概率、高灵敏度、高频率分辨率特性和对同时到达信号的适应性，其性能特点可有效应对现代高密度的信号环境。近年来模/数转换器(adc)的采样频率得到了飞速提升，最高采样率达到了10ghz以上。高速adc在大幅拓宽数字接收机瞬时带宽的同时，也为数字存储和处理能力带来更大的挑战。数字接收机的信道化处理主要由可编程逻辑列阵(fpga)芯片及专门程序来实现。在10ghz采样率下，以目前fpga的容量和速度，尚难以实现传统的数字信道化处理。因此，如何进一步降低fpga的资源占用和处理功耗，并快速高效地对低信噪比复杂体制雷达信号进行侦收检测是一个具有挑战性的难题。

2、授权公告号为cn113447893b的中国专利公开了一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、系统及介质，其公开了一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法，方法包括：将中频复信号进行数字信道化得到子信道的信号；进行自适应门限信号检测得到子信道的有效信号；分别对每一对相邻的子信道进行跨道判决，判断相邻的子信道的跨道情况；对于不存在跨道情况的子信道进行数字信道化并分别进行自适应门限信号检测后将下一级的子信道的有效信号输出；对于存在跨道情况的子信道计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽，以配置对应的dds信号发生器和可变带宽滤波器对中频复信号进行信号匹配与检测。本发明采用两级信道化检测，实现了自动更新噪声门限，并增加了对宽带跨道信号的处理，从而可以自适应宽带雷达信号的带宽进行检测。但使用上述现有技术检测时，仍然存在fpga的资源占用和处理功耗高、难以快速高效地对低信噪比复杂体制雷达信号进行侦收检测的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法以解决现有技术中fpga的资源占用和处理功耗高、难以快速高效地对低信噪比复杂体制雷达信号进行侦收检测的技术问题；本发明的目的还在于提供一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置。

2、为实现上述目的，本发明的一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置采用以下技术方案：

3、基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，包括频谱稀疏感知模块，频谱稀疏感知模块包括单比特模数转换器和处理器，单比特模数转换器用于对原始信号进行单比特采样以获取离散样本集，处理器用于针对获取的离散样本集进行处理以获取信号频率和信号带宽；

4、和动态调整自适应滤波模块，与频谱稀疏感知模块电连接以接收其传递的所述离散样本集、信号频率和信号带宽，作用是根据所述信号频率对离散样本集进行下变频、根据所述信号带宽对下变频后的信号进行低通滤波；

5、和双门限脉冲检测模块，与动态调整自适应滤波模块电连接以接收其传递的滤波后信号，用于实现对滤波后信号的检测。

6、进一步地，还包括信号采集模块，用于采集原始全频带信号，与所述频谱稀疏感知模块电连接以向其传递采集的原始全频带信号。

7、更进一步地，还包括信号输出模块，与所述双门限脉冲检测模块电连接以接收其传递的检测结果并将检测结果输出。

8、本发明的一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法采用以下技术方案：

9、基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，包括以下步骤，第一步，采集原始全频带信号；

10、第二步，对原始全频带信号进行单比特采样以获取离散样本集，处理所述离散样本集以获取信号频率和信号带宽；

11、第三步，对离散样本集进行下变频以获取零中频信号，根据获取的信号带宽对零中频信号进行滤波；

12、第四步，针对滤波后的信号进行双门限脉冲检测。

13、进一步地，在所述第三步中，通过混频器对所述离散样本集进行下变频，所述混频器的中心频率根据获取的所述信号频率实时调整。

14、进一步地，在所述第二步中，针对获取的离散样本集进行dft变换以获取其信号频率和信号带宽。

15、进一步地，在所述第二步中，针对所述离散样本集划分时间片分别进行dft变换，之后合并脉冲持续时间内的多个时间片的dft数据后进行谱峰分析和频谱参数提取，并据此计算得到所述信号频率和信号带宽，针对所述离散样本集划分时间片时应保证相邻时间片之间有重叠。

16、进一步地，经第三步滤波后的信号为式中x(n)是第n个采样点的输入数据，m为滤波器的阶数，e-jωkn是混频器，k是脉冲信号的中心频率，k为实数，混频器的频率k与脉冲信号的中心频率k一致，w(m)是原型低通滤波器，yk(n)是滤波之后的脉冲信号。

17、本发明的有益效果如下：使用频谱稀疏感知模块对输入雷达信号进行宽带频谱稀疏实时感知，利用ad数据的符号位进行频谱感知，实时监测和跟踪输入的频谱分布情况，相较于传统的短时傅里叶变换可以极大地降低信号处理所需资源、提高信号处理的处理带宽。

18、进一步地，在滤波时，根据频谱监测模块得到的脉冲信号中心频率和带宽，使用动态调整自适应滤波模块调整滤波器中心频点，实现对雷达脉冲信号的跟踪滤波。使用双门限脉冲检测模块实现雷达脉冲信号检测，提高信号检测灵敏度，并确保检测到完整的脉冲信号。由于对于宽带信号会实时调整混频器模块的混频频率，单个脉冲可能会有多个混频频率，这种做法相较于单一混频频率可以进一步提高脉冲信噪比，提高检测准确率。

19、实验证明，本发明能够同时检测到-10db信噪比的200m宽带线性调频雷达脉冲信号和普通雷达脉冲信号。

技术特征：

1.基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，其特征在于：包括频谱稀疏感知模块，频谱稀疏感知模块包括单比特模数转换器和处理器，单比特模数转换器用于对原始信号进行单比特采样以获取离散样本集，处理器用于针对获取的离散样本集进行处理以获取信号频率和信号带宽；

2.根据权利要求1所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，其特征在于：还包括信号采集模块，用于采集原始全频带信号，与所述频谱稀疏感知模块电连接以向其传递采集的原始全频带信号。

3.根据权利要求1所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，其特征在于：还包括信号输出模块，与所述双门限脉冲检测模块电连接以接收其传递的检测结果并将检测结果输出。

4.基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置，其特征在于：包括以下步骤，第一步，采集原始全频带信号；

5.根据权利要求4所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法，其特征在于：在所述第三步中，通过混频器对所述离散样本集进行下变频，所述混频器的中心频率根据获取的所述信号频率实时调整。

6.根据权利要求4所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法，其特征在于：在所述第二步中，针对获取的离散样本集进行dft变换以求取其信号频率和信号带宽。

7.根据权利要求6所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法，其特征在于：在所述第二步中，针对所述离散样本集划分时间片分别进行dft变换，之后合并脉冲持续时间内的多个时间片的dft数据后进行谱峰分析和频谱参数提取，并据此计算得到所述信号频率和信号带宽，针对所述离散样本集划分时间片时应保证相邻时间片之间有重叠。

8.根据权利要求5所述的基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法，其特征在于：经第三步滤波后的信号为式中x(n)是第n个采样点的输入数据，m为滤波器的阶数，e-jωkn是混频器，k是脉冲信号的中心频率，k为实数，混频器的频率k与脉冲信号的中心频率k一致，w(m)是原型低通滤波器，yk(n)是滤波之后的脉冲信号。

技术总结
本发明涉及一种基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测方法和装置。基于频谱稀疏感知的雷达脉冲信号检测装置包括频谱稀疏感知模块、动态调整自适应滤波模块和双门限脉冲检测模块，频谱稀疏感知模块用于对原始信号进行单比特采样并获取信号频率和信号带宽，动态调整自适应滤波模块根据所述信号频率和信号带宽对信号进行滤波。利用AD数据的符号位进行频谱感知，实时监测和跟踪输入的频谱分布情况，相较于传统的短时傅里叶变换可以极大地降低信号处理所需资源、提高信号处理的处理带宽。在滤波时，根据频谱监测模块得到的脉冲信号中心频率和带宽，使用动态调整自适应滤波模块调整滤波器中心频点，实现对雷达脉冲信号的跟踪滤波。

技术研发人员：李力
受保护的技术使用者：国科电雷（北京）电子装备技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12