一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，包括以下步骤：获取接收通道初始参数，设备上电后，将噪声均值初始化为初始噪声均值，根据初始参数和噪声均值计算接收通道噪声正偏门限和噪声负偏门限；缓存N组连续输入数据，对缓存的N组输入数据进行甄别，剔除输入数据中的信号数据并用噪声均值替代，得到N组噪声数据，对N组噪声数据求平均获得当前的噪声均值；将输入数据与当前噪声均值进行比较，大于均值的输出，再将输出的数据进行窄脉冲滤除处理，得到提取的应答脉冲序列。本发明专利技术通过对输入数据类型的甄别，准确提取其中的噪声数据获取动态噪声门限，减少了异常的噪声数据对后端解码的干扰，提升二次雷达设备的可靠性。

A method to extract the response pulse of zero if secondary radar based on FPGA

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法
本专利技术涉及雷达信号处理领域，特别涉及一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法。
技术介绍
本专利技术涉及二次雷达系统接收通道上的数据是由信号、噪声叠加而成，要完成对应答脉冲的正确解码，则需滤除噪声，提取出有用信号。目前主要采用的应答脉冲提取方式为，设备调试/试验阶段根据系统噪声特性，统计出一个相对合理的噪声门限值，低于门限的数据认为是噪声予以丢弃，随后对处理后的数据进行窄脉冲滤除处理，提取出有用信号。现有技术在应用在不同的设备中，会由于硬件差异等原因引起的噪声幅度也存在一定的差异。在设计冗余较小的系统，为保证设备的性能，则必须在每套设备上进行调整，设置合理的门限值，可移植性较差。对于采用零中频技术的二次雷达系统，由于本振泄露引起基带数据携带直流偏置，在视频数据中的表现则是底噪抬升。现有的静态噪声门限联合窄脉冲筛选技术显然已不能解决视频数据底噪抬升问题，会引起后端解码时解出错误的应答框架及编码信息。
技术实现思路
针对上述存在的问题：1)对于同样的设计应用于不同平台不能自动适应的问题；2)基带数据存在直流偏置引起的视频数据中底噪抬升问题，提供了一种能够实时更新噪声门限，避免基带数据存在直流偏置引起的视频数据中底噪抬升问题的零中频二次雷达应答脉冲提取方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，包括以下步骤：S1、获取初始化参数，通过统计二次雷达设备在试验室状态下的数据，获取接收通道无信号输入时噪声数据初始参数，包括：初始最大正偏值、初始最大负偏值、初始噪声均值；S2、定义两组缓存，第一组为数据缓存，存储连续N组输入数据，并为缓存中每一组数据定义一个偏置属性；第二组为噪声缓存，存储从数据缓存中甄别后的噪声数据；其中，N为大于0的自然数；S3、设备上电后，数据缓存与噪声缓存中所有数据初始化为初始噪声均值，最大正偏值初始化为初始最大正偏值，最大负偏值初始化为初始最大负偏值，噪声均值初始化为初始噪声均值，根据最大正偏值、最大负偏值、噪声均值计算噪声正偏门限和噪声负偏门限；S4、将输入数据分为相同两路输入，第一路输入数据存入数据缓存，通过噪声正偏门限和噪声负偏门限对数据缓存中数据类型进行甄别，若数据缓存中不存在信号数据，则将数据缓存中所有输入数据移入噪声缓存；若数据缓存中的信号数据，则将信号数据剔除并用噪声均值替换，再移入噪声缓存；计算噪声缓存中的噪声数据的均值得到当前噪声均值，再根据当前噪声均值，计算实时的噪声正偏门限、噪声负偏门限；S6、将第二路输入数据与当前噪声均值进行比较，大于均值的输出，其余的置零；其中，两路输入数据的处理过程为并行运行；S5、将步骤S4输出的数据再进行窄脉冲滤除处理，得到提取的应答脉冲序列。进一步的，所述步骤S1中噪声数据初始参数的具体获取方法为：在实验室环境且无信号输入状态下，采集二次雷达设备上电后的M组噪声数据，对M组噪声数据求算术平均得到初始噪声均值，噪声数据最大值与初始噪声均值运算得到初始最大正偏值，噪声数据最小值与初始噪声均值运算得到初始最大负偏值，其中，M为大于0的自然数。进一步的，所述步骤S3噪声正偏门限和噪声负偏门限的计算方法为：定义噪声均值为mN(t)，噪声正偏门限为xMPO(t)，噪声负偏门限为xMNO(t)，初始最大正偏值为NMPOinit，初始最大负偏值为NMNOinit，输入数据为xI(t)；噪声正偏门限xMPO(t)的计算方法为：xMPO(t)＝mN(t)+NMPOinit噪声负偏门限xMNO(t)的计算方法为：进一步的，所述步骤S4，数据缓存中数据类型甄别的具体方法为：定义数据缓存中输入数据xI(t)的偏置属性xT(t)为：当xT(t)、xT(t-1)、...、xT(t-N-1)的值同时为1或同时为2时表示表示接收通道中的数据相对当前噪声均值存在一个固定偏置，数据缓存中的所有数据全为携带固定偏置的噪声数据；当xT(t)、xT(t-1)、...、xT(t-N-1)的值同时为0时，表示接收通道中的数据相对当前噪声均值不存在偏置，所有数据均为噪声数据；当xT(t)、xT(t-1)、...、xT(t-N-1)的值有部分为1或为2，其余为0时，表示数据缓存中存在部分信号数据。进一步的，所述步骤S4，将数据移入噪声缓存的具体方法为：当xT(t)、xT(t-1)、...、xT(t-N-1)的值同时为1或同时为2或同时为0时直接将数据缓存中的N组数据移入噪声缓存；当xT(t)、xT(t-1)、...、xT(t-N-1)的值有部分为1或为2，其余为0时，将N组输入数据中不为0的数据用噪声均值替换后移入到噪声缓存中。进一步的，所述步骤S4中还构建了计数器控制数据中信号剔除替换过程，计数器的具体构建方法为：定义一个计数器xdelay(t)，定义xTA(t)为缓存的N组输入数据的偏移状态，即：则计数器xdelay(t)的表达式为：进一步的，所述步骤S4采用计数器控制数据中信号剔除替换具体过程为：进一步的，所述步骤S5中窄脉冲滤除处理具体方法为：定义窄脉冲脉宽门限为200ns，将脉宽小于该门限的脉冲数据置零，否则保持原脉冲形状输出，最终得到二次雷达应答脉冲序列数据。进一步的，所述零中频二次雷达应答脉冲提取方法基于FPGA并行运行架构开展设计，所有处理过程均以系统时钟沿为触发同时执行，实现实时提取应答脉冲序列。进一步的，所述步骤S2中数据缓存和噪声缓存均为深度为256的移位寄存器，数据在每个系统时钟的上升沿存入缓存入口，缓存中其他数据依次向出口一位。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本专利技术通过对原始输入数据类型的甄别，剔除数据中的信号，能够有效避免信号数据对求噪声均值的影响，结合随后的窄脉冲滤除环节，实时、高效、准确的提取二次雷达应答脉冲，减少异常的噪声数据对后端解码的干扰，在保证信号有效识别的同时，确保不会对系统带来其他不利影响，解决由静态噪声门限带来的系统识别概率下降、虚警率高等问题，提升二次雷达设备的可靠性。附图说明图1为本专利技术中应答脉冲提取方法原理框图。图2是本专利技术一实施例中实现提取应答脉冲序列过程中输入数据与噪声门限仿真图。图3是本专利技术一实施例中实现提取应答脉冲序列过程中剔除信号后的噪声数据仿真图。图4是本专利技术一实施例中提取应答脉冲序列的结果仿真图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。针对现有技术中在设计冗余较小的系统，为保证设备的性能，则必须在每套设备上进行调整，设置合理的门限值，可移植性较差；以及在采用零中频技术的二次雷达系统中，由于本振泄露引起基带数据携带直流偏置，在视频数据中的表现则是底噪抬升，导致的后端解码时解出错误的应答框架及编码信息，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，其特征在于，包括以下过程：/nS1、通过统计二次雷达设备在试验室状态下的数据，获取接收通道无信号输入时噪声数据初始参数，包括：初始最大正偏值、初始最大负偏值、初始噪声均值；/nS2、定义两组缓存，第一组为数据缓存，存储连续N组输入数据；第二组为噪声缓存，存储从数据缓存中甄别后的噪声数据；其中，N为大于0的自然数；/nS3、设备上电后，数据缓存与噪声缓存中所有数据初始化为初始噪声均值，最大正偏值初始化为初始最大正偏值，最大负偏值初始化为初始最大负偏值，噪声均值初始化为初始噪声均值，根据最大正偏值、最大负偏值、噪声均值计算噪声正偏门限和噪声负偏门限；/nS4、将输入数据分为相同两路输入，第一路输入数据存入数据缓存，通过噪声正偏门限和噪声负偏门限对数据缓存中数据类型进行甄别，若数据缓存中不存在信号数据，则将数据缓存中所有输入数据移入噪声缓存；若数据缓存中的信号数据，则将信号数据剔除并用噪声均值替换，再移入噪声缓存；计算噪声缓存中的噪声数据的均值得到当前噪声均值，再根据当前噪声均值，计算实时的噪声正偏门限、噪声负偏门限；将第二路输入数据与当前噪声均值进行比较，大于当前噪声均值的输出，其余的置零；/nS5、将步骤S4输出的数据再进行窄脉冲滤除处理，得到提取的应答脉冲序列。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，其特征在于，包括以下过程：
S1、通过统计二次雷达设备在试验室状态下的数据，获取接收通道无信号输入时噪声数据初始参数，包括：初始最大正偏值、初始最大负偏值、初始噪声均值；
S2、定义两组缓存，第一组为数据缓存，存储连续N组输入数据；第二组为噪声缓存，存储从数据缓存中甄别后的噪声数据；其中，N为大于0的自然数；
S3、设备上电后，数据缓存与噪声缓存中所有数据初始化为初始噪声均值，最大正偏值初始化为初始最大正偏值，最大负偏值初始化为初始最大负偏值，噪声均值初始化为初始噪声均值，根据最大正偏值、最大负偏值、噪声均值计算噪声正偏门限和噪声负偏门限；
S4、将输入数据分为相同两路输入，第一路输入数据存入数据缓存，通过噪声正偏门限和噪声负偏门限对数据缓存中数据类型进行甄别，若数据缓存中不存在信号数据，则将数据缓存中所有输入数据移入噪声缓存；若数据缓存中的信号数据，则将信号数据剔除并用噪声均值替换，再移入噪声缓存；计算噪声缓存中的噪声数据的均值得到当前噪声均值，再根据当前噪声均值，计算实时的噪声正偏门限、噪声负偏门限；将第二路输入数据与当前噪声均值进行比较，大于当前噪声均值的输出，其余的置零；
S5、将步骤S4输出的数据再进行窄脉冲滤除处理，得到提取的应答脉冲序列。


2.根据权利要求1所述的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，其特征在于，所述步骤S1中噪声数据初始参数的具体获取方法为：在实验室环境且无信号输入状态下，采集二次雷达设备上电后的M组噪声数据，对M组噪声数据求算术平均得到初始噪声均值，噪声数据最大值与初始噪声均值运算得到初始最大正偏值，噪声数据最小值与初始噪声均值运算得到初始最大负偏值，其中，M为大于0的自然数。


3.根据权利要求2所述的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，其特征在于，所述噪声正偏门限和噪声负偏门限的计算方法为：定义噪声均值为mN(t)，噪声正偏门限为xMPO(t)，噪声负偏门限为xMNO(t)，初始最大正偏值为NMPOinit，初始最大负偏值为NMNOinit，输入数据为xI(t)；
噪声正偏门限xMPO(t)的计算方法为：
xMPO(t)＝mN(t)+NMPOinit
噪声负偏门限xMNO(t)的计算方法为：





4.根据权利要求3所述的零中频二次雷达应答脉冲提取方法，其特征在于，所述步骤S4中数据缓存中数据类型甄别的具体方法为：定义数据缓存中输入数据xI(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨见，邹亮，郝精一，刘永刚，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51