高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114745301A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210319509.7H04B17/327(2015.01)(22)申请日2022.03.29(71)申请人中国电子科技集团公司第三十八研究所地址230000安徽省合肥市高新区香樟大道199号(72)发明人孟军衔陈阳贾可新王庆华马晓华汪雷杨琳管淑洁秦振宇李家干(74)专利代理机构北京久诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11542专利代理师翟丽红(51)Int.Cl.H04L43/08(2022.01)H04B17/345(2015.01)权利要求书3页说明书11页附图4页(54)发明名称高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统(57)摘要本发明提供一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法和系统，涉及信号检测技术领域。本发明充分利用双频谱检测优势，相比于同点数的单频谱检测，提高了波束输出的信噪比，更有利于低信噪比环境下的具有多普勒的信号检测，准确率高；同时本发明原理简单，运算量小，占用FPGA的RAM资源少，控制参数设置灵活，可适用高动态环境，具有更高的工程实用价值。CN114745301ACN114745301A权利要求书1/3页1.一种高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，包括：S1、获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；S2、基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输入信号进行波束合成，获得不同波束指向的多个波束合成数据；S3、对多个所述波束合成数据进行双频FFT运算以及非相关累积，获取不同频点处信号功率值和噪声功率值；S4、将所述信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为输入信号中检测出单频信号。2.如权利要求1所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述S1包括：S101、对空域进行波束划分，得到并存储平面阵列坐标；S102、对平面阵列各阵元对应的校正误差进行存储；S103、对于任一波束的指向角度，计算理想多波束方向系数；S104、将所有阵元的理想多波束方向系数与对应的校正误差进行复数乘法运算，得到校正后的多波束方向系数。3.如权利要求2所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述理想多波束方向系数为：其中，v＝sinθ；为阵元坐标，其下标m＝0,1,…,M‑1，n＝0,1,…,N‑1，常数M，N分别为阵列沿X、Z轴方向的阵元个数；θ为方位角和俯仰角；c为光速；f0为信号的载波频率；Am为多波束方向系数的幅度加权；BIm，BQn为理想波束系数的实部和虚部。4.如权利要求1所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：对于载波频率为f0的信号x(n)，其复数表达式为：x(n)＝XI(n)+j*XQ(n)当信号x(n)入射到阵面上，其阵列接收信号可表示为：2CN114745301A权利要求书2/3页其中，为多波束方向系数；v(n)为阵列接收通道的加性复高斯白噪声；BI′m，BQ′n为多波束方向系数实部和虚部。5.如权利要求1所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述S3包括：S301、对波束合成数据进行滤波；S302、对滤波后的各个波束进行双频FFT运算，包括：增加一个移频FFT，移频量为频率分辨率的一半，进行双FFT检测，若FFT点数为N，则当输入信号为x(n)时，频移运算为：频移计算所需的N个频移因子事先存储成文件；S303、对双频FFT运算进行非相关累积，累积次数M累积长度为L＝M*N；S304、获取累积之后的各个波束各个频点功率值，选取每个波束信号功率峰值以及相应的索引号，并以索引号为中心，根据外部输入窗口值，窗口内对噪声进行累积，获取信号附近的噪声功率值。6.如权利要求1～5任一所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述S4包括：S401、对信号功率值进行选大操作，获取相应的峰值波束号；S402、根据外部输入的相邻波束查找表，获取峰值波束号相邻的若干个波束的波束号；S403、将信号功率值与噪声功率值进行比较，若信号功率大于噪声功率，则判断为检测出单频信号，输出单频信号的波束功率值及相应的波束索引号，以及相邻的个波束的功率值和波束索引号。7.如权利要求6所述的高动态低信噪比的单频信号的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：S5、将峰值最大的波束和相邻的若干个波束发送至波控板进行测角。8.一种高动态低信噪比的单频信号的检测系统，其特征在于，包括：系数计算模块，用于获取并存储平面阵列坐标以及波束指向角，计算平面阵列的多波束方向系数；波束合成模块，用于基于数字波束合成原理和所述多波束方向系数，对接收天线的输3CN11474