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          基于DSP和FPGA技術(shù)的低信噪比雷達(dá)信號檢測

          作者: 時(shí)間:2009-07-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          3 系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)
          該檢測方法的難度在于噪聲均方根值的計(jì)算和信號判決門限值的確定。
          3.1 噪聲均方根值的計(jì)算
          為了確定噪聲的均方根值,處理器需要計(jì)算大量的數(shù)據(jù),以使計(jì)算結(jié)果盡可能接近真實(shí)噪聲值。通過計(jì)算噪聲的1 024個(gè)點(diǎn)來計(jì)算噪聲的平均值,噪聲的采樣點(diǎn)越多,計(jì)算出來的噪聲平均值起伏越小,同時(shí)也越精確。設(shè)單個(gè)噪聲值為A,噪聲平均值為X,噪聲均方根值為Y,則:

          本文引用地址:http://yuyingmama.com.cn/article/191998.htm


          3.2 信號判決門限值的計(jì)算
          信號判決門限值的計(jì)算也是信號檢測最關(guān)鍵的部分,首先根據(jù)信噪比為3 dB,算出大概是噪聲信號的1.41倍。既要檢測出有用的,又要避免將噪聲誤判為信號,如果門限選得很高,則虛警概率很低,但接收機(jī)的靈敏度也會(huì)降低,這是不能接受的,通常情況下,每隔幾十秒報(bào)告一次錯(cuò)誤的信息是可以接受的,接收機(jī)后的信號分類處理器會(huì)將其濾除掉。同時(shí)實(shí)際上只通過單一門限判斷的效果無法令人滿意,根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了兩級檢測門限,即信號的第一檢測門限定為1.3倍的噪聲均方根值,信號的第二檢測門限定為1.5倍的噪聲均方根值,這樣既利于的快速計(jì)算處理,又省去了耗費(fèi)很多時(shí)間的復(fù)雜傅里葉計(jì)算,而且倍數(shù)可根據(jù)信噪比的不同進(jìn)行調(diào)整。設(shè)信號的第一檢測門限為Z1,信號的第二檢測門限為Zh,則:


          4 雷達(dá)信號的檢測方法
          處理器計(jì)算出雷達(dá)信號的判決門限值,芯片根據(jù)門限值從高速A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果中提取出雷達(dá)信號,檢測方法有兩種。
          4.1 多樣本檢測方法
          多樣本檢測方法即從N個(gè)連續(xù)樣本中判斷至少有L個(gè)樣本必須超過門限,滿足信號判決門限值的要求。
          首先芯片存儲(chǔ)了大量的采樣數(shù)據(jù),根據(jù)DSP處理器計(jì)算出的門限值,F(xiàn)PGA芯片不斷檢測A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是否大于信號的第一檢測門限Z1,如果滿足要求,則判為有效信號開始,F(xiàn)PGA芯片對A/D轉(zhuǎn)換的連續(xù)18個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。在18個(gè)數(shù)據(jù)中,如果有7個(gè)數(shù)據(jù)都大于信號的第一檢測門限Z1,則繼續(xù)判斷是否至少有3個(gè)數(shù)據(jù)大于信號的第二檢測門限Zh,有則判斷為檢測到雷達(dá)信號,無則繼續(xù)檢測。實(shí)行雙重門限檢測是為了判斷有用信號的開始和二次過濾噪聲。
          4.2 概率密度檢測法
          雷達(dá)信號檢測的另一個(gè)方法是概率密度檢測法,它根據(jù)150 ns需采樣的18個(gè)數(shù)據(jù),通過FPGA芯片不斷計(jì)算連續(xù)18個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出和,并將結(jié)果除以18,與門限值(Zh)進(jìn)行比較,計(jì)算和大于這一門限值,則判斷為有信號,否則判斷為無信號。


          5 虛假信號的濾除
          接收過程中會(huì)遇到幅度較大的大噪聲,如果不做虛假信號的濾除,將有可能把它誤判為一個(gè)有效信號。為了濾除此類噪聲,對檢測出的信號還要繼續(xù)進(jìn)行過濾處理,根據(jù)有效信號的前后時(shí)間段應(yīng)對噪聲(低電平)進(jìn)行判斷,如果有效信號的前后時(shí)間段檢測為高電平,則將該檢測信號判為大噪聲。具體實(shí)現(xiàn)方法如下:FPGA芯片在檢測到的信號前后各取6個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù),如果6個(gè)數(shù)據(jù)中有1個(gè)數(shù)據(jù)滿足信號的第二檢測門限Zh,則判斷檢測到的信號為虛假信號,需濾除。


          6 結(jié) 語
          試驗(yàn)證明上述FPGA的兩種檢測方法都可對信號進(jìn)行有效檢測,當(dāng)只存在噪聲時(shí),接收機(jī)不產(chǎn)生虛假的信號;當(dāng)輸入單個(gè)信號時(shí),接收機(jī)輸出單個(gè)檢測信號,不產(chǎn)生多余的虛假信號;當(dāng)輸入多個(gè)信號時(shí),接收機(jī)則輸出多個(gè)檢測信號,有效實(shí)現(xiàn)了情況下雷達(dá)信號的檢測。
          數(shù)字化的處理方法使得對各種信息的處理更具有靈活性、準(zhǔn)確性和功能可擴(kuò)展性,對數(shù)字化的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸、處理也更加方便、快捷和可靠。所以基于數(shù)字化技術(shù)的信息處理是必然的發(fā)展趨勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。


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