一种宽带数字信号频率实时搜索方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽带数字信号频率实时搜索方法，属于信号处理的技术领域，该方法包括：通过FPGA运行搜索算法，该搜索算法包括对高速宽带中频信号进行信道化，以获得低速基带信号并对低速基带信号进行时域检测和频域检测，以获取时频信息；通过FPGA将检测所获取的时频信息实时输出至DSP，且DSP根据外场环境变化对搜索算法中的各项参数进行动态配置；通过DSP将时频信息与高速宽带中频信号的特征进行比对，作出信号频点的最终判决，以达到能有效的标定各窄带信号的时域幅度、脉宽、频域幅度等信息，得到信号的频点值，实现未知频点情况下的信号接收和处理的目的。

A real-time frequency search method and device for broadband digital signal

【技术实现步骤摘要】
一种宽带数字信号频率实时搜索方法及其装置
本专利技术属于信号处理的
，具体而言，涉及一种宽带数字信号频率实时搜索方法及其装置。
技术介绍
随着芯片技术、数字相控阵技术、传输和处理器件发展越来越快，这也加速了高速宽带采样技术的发展，使宽中频采样以及射频采样技术在雷达中的使用变得越来越容易，也越来越普遍。在宽中频采样系统中，采样后的中频数据中可能包含了多个窄带信号，因此需要对宽中频数字信号中所包含的信号进行提取，找到信号的频点，进行数字下变频、滤波等处理将信号变换到基带后再做后续的译码等信号处理流程。目前现有的数字接收方案主要还是通过对确定中频信号或者零中频信号等单个窄带信号进行接收和后续的信号处理，该种方案构架简单、代价低，但是是在已知接收信号频点的条件下才可以进行，无法实现对未知频点下的信号接收或者多个窄带信号的同时接收，不满足数字接收机的发展要求。
技术实现思路
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种宽带数字信号频率实时搜索方法及其装置以达到能有效的标定各窄带信号的时域幅度、脉宽、频域幅度等信息，得到信号的频点值，实现未知频点情况下的信号接收和处理的目的。本专利技术所采用的技术方案为：一种宽带数字信号频率实时搜索方法，该方法包括：通过FPGA运行搜索算法，该搜索算法包括对高速宽带中频信号进行信道化，以获得低速基带信号并对低速基带信号进行时域检测和频域检测，以获取时频信息；通过FPGA将检测所获取的时频信息实时输出至DSP，且DSP根据外场环境变化对搜索算法中的各项参数进行动态配置；通过DSP将时频信息与高速宽带中频信号的特征进行比对，作出信号频点的最终判决；该方法中搜索算法设计思路新颖、流程简洁高效、处理方法可靠，且具备实时性和动态可配置性。进一步地，所述信道化包括：根据高速宽带中频信号中多个窄带信号的载波频率，预置多个NCO；将各个NCO的输出信号进行复数乘法运算，以获取相应的高速基带信号；对高速基带信号进行多级抽取降速和抗混叠滤波，以获取低速基带信号。进一步地，所述时域检测的方法包括：根据速宽带中频信号中窄带信号的部分先验信息，对某个时刻的频点计算其时域平均幅度；对该时刻左右各T时间范围内的频点进行噪声门限判决，再通过统计门限进行统计结果判别，若统计结果大于A，则认为该频点为有信号，且统计门限输出判别标志“1”；通过统计门限判别标志筛选出时域幅度。进一步地，通过统计门限输出判别标志为“1”的频点，利用脉冲上升沿、下降沿以对脉冲的到达时间以及脉冲宽度进行测量，以获取到脉冲宽度。进一步地，所述噪声门限的门限参数是通过DSP选取M个窄带信号，各个窄带信号经滤波输出的复数信号幅度求平均值，将该平均值设为σ并以3σ作为门限参数，以保证噪声门限的判决结果最优。进一步地，所述统计门限中的参数A由所述DSP根据外场环境变化进行动态配置，以保证统计门限的判决结果最优。进一步地，所述频域检测的方法包括：对低速基带信号进行去调制运算，以获取去调制复信号；对去调制复信号进行FFT运算，并根据时域检测的结果计算谱线位置；通过FFT运算结果计算频域幅度。进一步地，在FFT运算时，取数据的起始时刻由时域检测的结果进行指示，从脉冲上升沿开始，令：FFT长度固定为N，以求得谱线位置。本专利技术还公开了一种宽带数字信号频率实时搜索装置，该装置包括FPGA、DSP、外围时钟和电源，所述FPGA、DSP和外围时钟分别与电源连接并通过电源对其供电；所述FPGA装载有搜索算法并通过搜索算法输出时频信息；所述DSP通过EMIF总线与FPGA数据交互，且DSP用于对搜索算法进行动态配置并根据时频信息输出最终判决。本专利技术的有益效果为：1.采用本专利技术所提供的宽带数字信号频率实时搜索方法及装置，其采用FPGA+DSP协同工作模式，FPGA根据目标信号的部分先验信息，利用多通道、窄带、固定载频并行接收与数字滤波，求得时域和频域的相关参数，输出至DSP进行最终判决；同时，DSP需根据外场具体环境对FPGA中算法的参数进行动态配置，有效的保证了整机SNR与灵敏度等关键指标最优化；该方法特别适合于雷达、通信、对抗等多种应用环境，能够实现无密码状态下的多种信号格式的频率搜索，为后续的信号解调、译码等提供了依据；同时，可自适应设备的更换、环境的变化，保证设备的性能始终自动处于可靠的状态。附图说明图1是本专利技术所提供的宽带数字信号频率实时搜索方法中搜索算法的工作流程图；图2是本专利技术所提供的宽带数字信号频率实时搜索方法的搜索算法中时域检测的工作流程图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。名词解释：(1)信道化：信道化主要包含数字下变频、多级抽取、抗混叠滤波三部分，用于将高速宽带中频信号变换为低速基带信号。(2)时域检测：时域检测主要在时域对信号进行分析和运算，输入低速基带信号、噪声门限和统计门限，输出目标信号的时域平均幅度、脉冲宽度等参数；(3)频域检测：频域检测用于对通过时域检测的信号进行频域分析和运算，输入低速基带信号及其时域平均幅度，输出谱线位置及频域平均幅度等参数；(4)综合判决：DSP根据FPGA计算出的各项时频参数，综合外场具体环境及目标信号的部分先验信息，得出目标信号频点的最终判决；(5)动态配置：DSP可根据外场具体环境对时频检测中的噪声门限、统计门限等参数进行实时配置，使信噪比、灵敏度等关键指标最优化；(6)NCO：数字控制振荡器；(7)FPGA：现场可编程门阵列；(8)DSP：数字信号处理器；(9)FFT运算：快速傅里叶变换运算。实施例1在本实施例中具体提供了一种宽带数字信号频率实时搜索方法，该方法包括：1、通过FPGA运行搜索算法，该搜索算法包括对高速宽带中频信号进行信道化，以获得低速基带信号并对低速基带信号进行时域检测和频域检测，以获取时频信息，并将时频信息进行实时更新输出，时频信息至少包括时域幅度、脉冲宽度、谱线位置、频域幅度；在本实施例中，FPGA承担主要的搜索算法实现，根据高速宽带中频信号的部分先验信息，利用多通道、窄带、固定载频并行接收与数字滤波，求得时域和频域的相关参数，主要包括信道化、时域检测、频域检测三部分；如图1所示，具体如下：a)对高速宽带中频信号进行信道化，该信道化包括：1)根据高速宽带中频信号中多个窄带信号的载波频率，预置多个NCO。2)将各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带数字信号频率实时搜索方法，其特征在于，该方法包括：/n通过FPGA运行搜索算法，该搜索算法包括对高速宽带中频信号进行信道化，以获得低速基带信号并对低速基带信号进行时域检测和频域检测，以获取时频信息；/n通过FPGA将检测所获取的时频信息实时输出至DSP，且DSP根据外场环境变化对搜索算法中的各项参数进行动态配置；/n通过DSP将时频信息与高速宽带中频信号的特征进行比对，作出信号频点的最终判决。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽带数字信号频率实时搜索方法，其特征在于，该方法包括：
通过FPGA运行搜索算法，该搜索算法包括对高速宽带中频信号进行信道化，以获得低速基带信号并对低速基带信号进行时域检测和频域检测，以获取时频信息；
通过FPGA将检测所获取的时频信息实时输出至DSP，且DSP根据外场环境变化对搜索算法中的各项参数进行动态配置；
通过DSP将时频信息与高速宽带中频信号的特征进行比对，作出信号频点的最终判决。


2.根据权利要求1所述的宽带数字信号频率实时搜索方法，其特征在于，所述信道化包括：
根据高速宽带中频信号中多个窄带信号的载波频率，预置多个NCO；
将各个NCO的输出信号进行复数乘法运算，以获取相应的高速基带信号；
对高速基带信号进行多级抽取降速和抗混叠滤波，以获取低速基带信号。


3.根据权利要求1所述的宽带数字信号频率实时搜索方法，其特征在于，所述时域检测的方法包括：
根据速宽带中频信号中窄带信号的部分先验信息，对某个时刻的频点计算其时域平均幅度；
对该时刻左右各T时间范围内的频点进行噪声门限判决，再通过统计门限进行统计结果判别，若统计结果大于A，则认为该频点为有信号，且统计门限输出判别标志“1”；
通过统计门限判别标志筛选出时域幅度。


4.根据权利要求3所述的宽带数字信号频率实时搜索方法，其特征在于，通过统计门限输出判别标志为“1”的频点，利用脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘升财，熊朝廷，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51