CN113447893B - 一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、***及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、***及介质，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。

Description

一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、***及介质

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、***及介质。

背景技术

长期以来雷达脉冲信号分析依靠人工对环境噪声估计设定固定的噪声门限，接收机接收的信号通常为非合作性信号，缺乏先验信息，导致均匀数字信道划分存在一定盲目性，在接收大带宽、频点等参数未知的雷达信号时存在信号跨道问题，传统的雷达脉冲信号检测需要对大量信号进行整体处理，运算复杂，实时性较差，硬件资源消耗也大。

在雷达侦察中，目前主要有两种检测技术方案：

第一种为基于均匀数字信道化的频谱检测方案，检测方案如图1所示，通过均匀数字信道化可以将大的瞬时带宽分割成多个子频带，每个子频带称为一个子信道，然后对各个子信道的输出结果进行检测和测量，最后得到相应子信道的信号分析结果，均匀数字信道化的子信道带宽相同，且相邻子信道的中心频率间隔相同，子信道的输出与生成的信号频点对应，频谱也与对应的参数相对应，从而验证了数字信道化的正确性。该数字信道化结构成功将不同频点的信号进行了分离，提高了信号的信噪比，为后续的参数估计与信号分选奠定了良好的基础，并且该结构计算效率高，易于硬件实现，在实际的雷达信号侦察的频谱感知中有着广泛的应用。但该方案经过检测与判决后需要将跨道信号进行融合，在融合时需要针对跨不同子信道数的信号进行融合，在不确定跨道信道数的情况下，需要预先实现多个不同子信道的融合模块，增加了硬件实现的面积，从而耗费了大量资源，此外子信道融合成完整信号后也存在损失，为后续信号参数的提取带来了一定的误差；

第二种为基于快速测频的直接数字下变频、滤波、抽取的频谱自适应检测方案，检测方案如图2示，该方法通过对采样后的信号做短时傅里叶变换，经检测得到对应信号所在频点及带宽信息，然后控制数字下变频器以及可变带宽滤波器带宽，对相应信号进行匹配接收与检测，其结构简单，而且能够对监视带宽内的信号进行完全的自适应接收与检测。但该方案的处理均是在高速时钟下进行的处理，对于监视带宽内存在多个雷达信号时，需要实现多个数字下变频器与数字滤波器，处理速度高，而通过并行实现耗费的硬件资源十分庞大。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法、***及介质，采用两级信道化检测，实现了根据环境噪声变化实时自动更新噪声门限，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。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法，包括以下步骤：

S1）接收射频信号并转换为中频复信号，将中频复信号进行数字信道化得到每个子信道的信号；

S2）对各子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到各子信道的有效信号；

S3）根据各子信道的有效信号的数据及参数信息分别对每一对相邻的子信道进行跨道判决，判断各子信道的有效信号的跨道情况；

S4）对于有效信号不存在跨道情况的子信道，将该子信道的有效信号进行下一级数字信道化得到下一级的子信道的信号，对下一级的子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到下一级的子信道的有效信号并输出；

对于有效信号存在跨道情况的子信道，根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽，根据跨道宽带信号的中心频率和带宽配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器，用所述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，输出匹配信号以及检测结果。

进一步的，步骤S2）和/或步骤S4）中进行自适应门限信号检测包括以下步骤：

步骤1：根据噪声H _i 计算得到当前子信道的初始门限值Th ₂ ，噪声H _i 为无信号输入时当前子信道的噪声大小；

步骤2：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) 以及包含当前时刻i的第一时段中信号能量差值峰值点

的值，根据信号能量差值峰值点

计算得到当前门限值Th ₁ ；

步骤3：若当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) 既大于当前门限值Th ₁ 又大于初始门限值Th ₂ ，则当前子信道当前时刻i的信号存在，否则当前子信道当前时刻i的信号不存在；

步骤4：若包含当前时刻i的第二时段中每个时刻对应的信号均存在，则当前子信道第二时段内的信号为有效信号，返回步骤2直到检测时间结束。

进一步的，步骤2具体包括：

步骤2.1：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) ，采用移动平滑处理方法对信号能量值E _k(i) 进行降噪处理得到平滑处理后的能量值Y _k(i) ，k为当前子信道的序号；

步骤2.2：根据预设的连续判断点数m’设置第一时段的第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)，分别计算第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号能量差值，所述时间间隔的差分级数大于当前子信道的信号上升时间的采样点数；

步骤2.3：根据第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号能量差值的趋势确定信号能量差值峰值点

；

步骤2.4：根据信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的信号能量值

计算当前门限值Th ₁ 。

进一步的，步骤2.3具体包括：若第一时间区间(i-m’,i)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i1) 上升，i1为第一时间区间(i-m’,i)中的时刻，第二时间区间(i,i+m’)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i2) 下降，i2为第二时间区间(i,i+m’)中的时刻，且当前时刻i的信号能量值E _k(i) 大于或等于初始门限值Th ₂ ，则信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的值替换为当前时刻i，信号能量差值峰值点

的值替换为当前时刻i对应的信号能量差值ΔY _k(i) ，否则信号能量差值峰值点

所在时刻和信号能量差值峰值点

的值保持不变。

进一步的，步骤S3）包括以下步骤：

S31）判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号在时域上是否重叠，是则跳转步骤S32），否则当前子信道和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况，跳转步骤S4）；

S32）获取当前子信道的有效信号数据以及相邻子信道的有效信号数据，分别根据功率谱算法对当前子信道及相邻子信道的有效信号数据计算得到当前子信道以及相邻子信道的有效信号对应的功率谱；

S33）根据预设的带宽值和有效信号对应的功率谱的峰值计算门限估计值，根据门限估计值和有效信号对应的功率谱确定当前子信道有效信号的起始估计频率index _i _left以及截止估计频率index _i _right，并计算相邻子信道有效信号的起始估计频率index _i+1 _ left以及截止估计频率index _i+1 _right；

S34）根据起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right的位置关系判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号是否存在跨道情况。

进一步的，步骤S32）中功率谱算法包括：根据有效信号的脉冲长度确定计算次数L，对有效信号的数据进行L次的 M点的傅里叶变换得到L帧数据，对每一帧数据的每个点平方求取幅度，然后分别将每个点在每一帧数据对应位置的幅度进行累加，最后得到单次子信道自适应门限信号检测后的M点的功率谱并将数据进行缓存。

进一步的，步骤S34）具体包括：

根据子信道的序号、子信道的带宽以及相邻子信道的重叠带宽计算当前子信道和相邻子信道的接收频段以及两个子信道之间的过渡带；

若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中且截止估计频率index _i _ right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right分别位于过渡带，当前子信道的有效信号不存在跨道情况，相邻子信道的有效信号存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中，截止估计频率index _i _ right、起始估计频率index _i+1 _left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号存在跨道情况，相邻子信道的有效信号不存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right位于当前子信道的频段中，起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况。

进一步的，步骤S4）中根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽具体包括：对存在跨道情况的子信道进行分组，使得每组子信道的序号连续，根据每组中起始序号子信道有效信号的起始估计频率和末尾序号子信道有效信号的截止估计频率计算该组对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽。

本发明还提出一种雷达脉冲信号频谱自动检测***，包括计算机设备，所述计算机设备被编程或配置以执行任一所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行任一所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法的计算机程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1. 本发明针对数字信道化后的子信道进行跨道判决，判断相邻的子信道的跨道情况，针对存在跨道情况的子信道以及不存在跨道情况的子信道分别进行处理，对于存在跨道情况的子信道配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器进行带宽匹配接收，保留信号的完整信息并提高信号信噪比，同时通过判断子信道是否存在跨道情况明确了对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器的数量，降低了***资源消耗；

2. 本发明对于数字信道化后子信道中的信号进行自适应门限信号检测，实时计算信号能量差值峰值点并根据信号能量差值峰值点计算得到当前门限值Th ₁ ，从而实现实时调整门限值以确定子信道中的有效信号，减轻***进行后续步骤的压力并便于后续处理，解决了长期以来雷达脉冲信号分析依靠人工对环境噪声估计设定固定的噪声门限，无法实时自动更新调整的问题。

附图说明

图1为基于均匀数字信道化的频谱检测方案的流程示意图。

图2为基于快速测频的直接数字下变频、滤波、抽取的频谱自适应检测方案的流程示意图。

图3为本发明实施例的流程示意图。

图4为本发明实施例中相邻子信道跨道判决的流程图。

图5为相邻两个子信道的有效信号标志位在时域上重叠的判断图。

图6为相邻两个子信道第一种跨道情况示意图。

图7为相邻两个子信道第二种跨道情况示意图。

图8为相邻两个子信道第三种跨道情况示意图。

图9为相邻两个子信道第四种跨道情况示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图3所示，本发明提出一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法，包括以下步骤：

S1）接收射频信号并转换为中频复信号，将中频复信号进行数字信道化得到每个子信道的信号；

具体的，本步骤中，射频信号经过下变频后得到中频信号，中频信号输入ADC进行信号采集，ADC采集信号大都为实信号，因此输出中频实信号，然后根据实际采样频率，将中频实信号进行I/Q变换，转换成中频复信号，中频复信号数据并行分成两路，一路进行数字信道化，一路根据数字信道化运算时间进行流水缓存，为对宽带脉冲信号进行测量，本步骤中数字信道化的子信道数量较少，单个子信道带宽较大，可根据实际需要进行划分；

S2）对各子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到各子信道的有效信号；

具体的，本步骤中，数字信道化后的每个子信道数据分为两路，一路进行自适应门限信号检测，另一路根据检测时间进行流水缓存，针对单个子信道进行自适应门限信号检测可以检测出该子信道的有效信号的频点、带宽、脉宽等参数信息；

S3）根据各子信道的有效信号的数据及参数信息分别对每一对相邻的子信道进行跨道判决，判断各子信道的有效信号的跨道情况；

具体的，信号跨信道问题分为两类: 窄带脉冲信号同时存在于两个相邻子信道和宽带脉冲信号同时存在于多个相邻子信道，如果窄带脉冲信号同时存在于两个相邻子信道，两个相邻子信道检测出的脉冲信号载频和脉宽以及起止时间相同，而脉冲幅度不同；假如宽带脉冲信号同时存在于多个相邻子信道，多个相邻子信道检测出的脉冲信号起止时间大致相同或者有时间连续性，而载频不同；本步骤根据以上特点，通过比较每一对相邻的子信道检测到的有效信号进行跨道判断；

S4）对于有效信号不存在跨道情况的子信道，将该子信道的有效信号进行下一级数字信道化得到下一级的子信道的信号，对下一级的子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到下一级的子信道的有效信号并输出；

具体的，如果子信道的有效信号没有跨道情况，直接将该子信道的有效信号的数据和参数信息一同输出进行下一级数字信道化，下一级数字信道化相对于上一级数字信道化对窄带脉冲信号测量进行补充，为保证窄带脉冲信号带宽测量精度要求，下一级数字信道化的子信道数量较多，单个子信道带宽较小，可根据实际需要进行划分，下一级数字信道化后的每个下一级的子信道数据也分为两路，一路进行自适应门限信号检测得到下一级的子信道的有效信号，另一路根据检测时间进行流水缓存；然后将下一级的子信道的有效信号的数据和参数信息一同输出，为后续参数测量提供有效信号的数据和频率、带宽、脉宽、TOA等参数信息；

对于有效信号存在跨道情况的子信道，根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽，根据跨道宽带信号的中心频率和带宽配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器，用所述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，输出匹配信号以及检测结果；

具体的，如果子信道的有效信号有跨道情况，则统计相邻的有效信号存在跨道情况的子信道并根据有效信号的数据可以计算出跨道宽带信号的中心频率和带宽，为设计用于数字下变频的DDS信号发生器和可变带宽滤波器提供参数信息，DDS信号发生器和可变带宽滤波器数量也可根据实际应用场景和资源消耗情况进行最多个数设定，通过跨道宽带信号的带宽可以设置可变带宽滤波器的截止频率对信号进行带宽匹配，保留所需信号的完整信息，提高信号信噪比，每个可变带宽滤波器输出的数据分为两路，1路进行滤波信号检测，1路根据滤波检测运行时间进行流水缓存，最后将匹配信号的数据和滤波检测结果一同输出进行后续的参数测量。

通过上述步骤，本实施例针对数字信道化后的子信道进行跨道判决，判断相邻子信道的有效信号的跨道情况，针对有效信号存在跨道情况的子信道以及有效信号不存在跨道情况的子信道分别进行处理，对于有效信号存在跨道情况的子信道配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器进行带宽匹配接收，保留所需信号的完整信息并提高信号信噪比，通过判断相邻子信道的有效信号的跨道情况确定了有效信号存在跨道情况的子信道的数量，同时仅对有效信号存在跨道情况的子信道配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器，降低了***资源消耗

考虑到雷达信号主要是脉冲信号，信号检测中需要对不稳定的超短脉冲进行剔除，消除抖动和毛刺，对长脉冲进行标记，便于后续处理。同时由于雷达信号采样频率高，数据速率较快，需要判决的子信道数目多，数据量大，不同子信道间噪声基底差异较大，需要简单快捷，检测性能高，实现性好的判决算法。基于上述需求，本实施例中，步骤S2）以及步骤S4）中分别针对子信道的信号进行自适应门限信号检测来确定有效信号并剔除无效信号，步骤S2）和/或步骤S4）中进行自适应门限信号检测包括以下步骤：

步骤1：在无信号输入的情况下获取当前子信道的噪声大小H _i ，根据噪声H _i 计算得到初始门限值Th ₂ ，本实施例中Th ₂ =4H _i ；

步骤2：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) 以及包含当前时刻i的第一时段中信号能量差值峰值点

的值，根据信号能量差值峰值点

计算得到当前门限值Th ₁ ，具体包括：

步骤2.1：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) ，采用移动平滑处理方法对信号能量值E _k(i) 进行降噪处理得到平滑处理后的能量值Y _k(i) ，函数表达式如下：

（1）

上式中，m 为平滑的点数，k为当前子信道的序号，i为当前时刻；

步骤2.2：根据预设的连续判断点数m’设置第一时段的第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)，分别计算第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号能量差值，所述时间间隔的差分级数大于当前子信道的信号上升时间的采样点数；

当前子信道i'时刻对应的能量差值ΔY _k(i') 的函数表达式如下：

（2）

上式中，Y _k(i') 为当前子信道i'时刻平滑处理后的能量值，Y _k(i'+n) 为当前子信道i'+n时刻平滑处理后的能量值，k为当前子信道的序号，n为差分级数；

步骤2.3：根据第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号能量差值的趋势确定信号能量差值峰值点

；

具体的，若第一时间区间(i-m’,i)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i1) 上升，i1为第一时间区间(i-m’,i)中的时刻，第二时间区间(i,i+m’)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i2) 下降，i2为第二时间区间(i,i+m’)中的时刻，且当前时刻i的信号能量值E _k(i) 大于或等于初始门限值Th ₂ ，则信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的值替换为当前时刻i，即i _max =i，信号能量差值峰值点

的值替换为当前时刻i对应的信号能量差值ΔY _k(i) ，即

=ΔY _k(i) ，否则信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 和信号能量差值峰值点

的值保持不变；

步骤2.4：根据信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的信号能量值

计算当前门限值Th ₁ ，函数表达式如下：

（3）

上式中，

为信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 下，当前子信道的信号能量值；

步骤3：若当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) 既大于当前门限值Th ₁ 又大于初始门限值Th ₂ ，则当前子信道当前时刻i的信号存在，否则当前子信道当前时刻i的信号不存在；

步骤4：若包含当前时刻i的第二时段中每个时刻对应的信号均存在，则当前子信道第二时段内的信号为有效信号，为所述有效信号标记有效信号标志位vaild_i，返回步骤2直到检测时间结束，为减小误判概率，本实施例中需要判别连续 5个时刻信号是否存在，因此本实施例中第二时段中包含包括当前时刻i在内的连续5个时刻。

如图4所示，本实施例的步骤S3）包括以下步骤：

S31）判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号在时域上是否重叠，是则跳转步骤S32），否则当前子信道和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况，跳转步骤S4）；

具体的，数字信道化的各个子信道之间会有一部分带宽重叠，且根据宽带脉冲信号同时存在于多个相邻子信道，那么各个子信道检测出的信号起止时间应该大致相同或者有时间连续性，基于上述两点，本实施例先判断相邻的两个子信道输出的有效信号是否在时间轴上存在重叠情况，如果宽带信号存在跨道情况，那么相邻的两个子信道的有效信号在时域上必然存在重叠情况，否则就不存在跨道情况；

具体重叠判断情况如图5所示，当前子信道的有效信号的标志位为vaild_i，脉宽参数为pulse_i，pulse_i=TOE_i-TOA_i，其中TOE_i为当前子信道的有效信号的脉冲的截止时间，TOA_i为当前子信道的有效信号的起始时间，与之对应的，相邻子信道的有效信号的标志位为vaild_i+1，脉宽参数为pulse_i+1，pulse_i+1=TOE_i+1-TOA_i+1，其中TOE_i+1为相邻子信道的有效信号的脉冲的截止时间，TOA_i+1为相邻子信道的有效信号的起始时间，左侧当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号在时域上重叠，因此当前子信道的有效信号和/或相邻子信道的有效信号存在跨道情况，右侧当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号在时域上不重叠，因此当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况；

S32）获取当前子信道的有效信号数据以及相邻子信道的有效信号数据，分别根据功率谱算法对当前子信道及相邻子信道的有效信号数据计算得到当前子信道以及相邻子信道的有效信号对应的功率谱；

本实施例的率谱算法包括：对有效信号的数据进行L次的 M点的傅里叶变换得到L帧数据，计算次数L根据有效信号的脉冲长度确定，函数表达式如下：

（4）

上式中，pulse_i’为有效信号的脉宽参数，M为傅里叶变换中点的数量；

对每一帧数据的每个点平方求取幅度square _i’ (k’,n’)，i'表示子信道序号，k’∈ (1,L)表示傅里叶变换次数，n’∈(1,M)表示傅里叶变换中点的序号，然后分别将每个点在每一帧数据对应位置的幅度进行累加，最后得到单次子信道自适应门限信号检测后的M点的功率谱add_square _i’ (n’)并将数据进行缓存；

S33）根据预设的带宽值和有效信号对应的功率谱的峰值计算门限估计值，根据门限估计值和有效信号对应的功率谱确定当前子信道有效信号的起始估计频率index _i _left以及截止估计频率index _i _right，并计算相邻子信道有效信号的起始估计频率index _i+1 _ left以及截止估计频率index _i+1 _right；

具体的，本实施例中带宽值采用3dB，表示信号幅值与最大值相差3dB所对应的频带宽度，对应功率则表示信号功率与最值功率相差一半时所对应的频率范围，通过对当前子信道有效信号对应的功率谱add_square _i (n)遍历搜索，找到功率谱峰值add_square _i (n) _max ，则此时功率减半时的门限估计值函数表达式为：

（5）

上式中，add_square _i (n) _max 为当前子信道有效信号对应的功率谱峰值；

根据门限估计值power_th _i 和有效信号对应的功率谱add_square _i (n)可以找到功率谱add_square _i (n)中最大值减半时所对应的左右两个位置，分别记为当前子信道有效信号的起始估计频率index _i _left、当前子信道有效信号的截止估计频率index _i _right；

同理可以得到相邻子信道有效信号的起始估计频率index _i+1 _left以及截止估计频率index _i+1 _right；

S34）根据起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right的位置关系判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号是否存在跨道情况，具体包括：

根据子信道的序号、子信道的带宽以及相邻子信道的重叠带宽计算当前子信道和相邻子信道的接收频段以及两个子信道之间的过渡带，具体的，本实施例中，先通过子信道的带宽和接收中心频率确定子信道的接收频段，接收中心频率的函数表达式为：

（6）

上式中，BW为每个子信道的带宽，BW _share为相邻的子信道的重叠带宽，i为子信道的序号；

然后计算两个子信道之间的过渡带，过渡带的频率区间为：

（7）

上式中，BW为每个子信道的带宽，BW _share为相邻的子信道的重叠带宽，i为子信道的序号；

得到当前子信道和相邻子信道的接收频段以及两个子信道之间的过渡带之后，就可以确定当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号的位置关系，从而确定跨道情况，本实施例中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号存在以下四种情况：

如图6所示，当前子信道的有效信号部分频率落在过渡带，同时相邻子信道的有效信号全部频率落在过渡带，所以认为当前子信道的有效信号不存在跨道情况，但相邻子信道的有效信号存在跨道情况，即若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中且截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right分别位于过渡带，当前子信道的有效信号不存在跨道情况，相邻子信道的有效信号存在跨道情况；

如图7所示，当前子信道的有效信号部分频率落在过渡带，同时相邻子信道的有效信号部分频率落在过渡带，所以认为当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均存在跨道情况，即若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中，截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均存在跨道情况；

如图8所示，当前子信道的有效信号全部频率落在过渡带，同时相邻子信道的有效信号部分频率落在过渡带，所以认为当前子信道的有效信号存在跨道情况，但相邻子信道的有效信号不存在跨道情况，即若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号存在跨道情况，相邻子信道的有效信号不存在跨道情况；

如图9所示，当前子信道的有效信号全部频率没有落在过渡带，同时相邻子信道的有效信号全部频率没有落在过渡带，所以认为当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况，即若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right位于当前子信道的频段中，起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况。

经过对每一对相邻的子信道判断的有效信号判断跨道情况，对于有效信号存在跨道情况的子信道，步骤S4）中根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽具体包括：

对存在跨道情况的子信道进行分组，使得每组子信道的序号连续；

例如，存在跨道情况的子信道序号依次为：i-b、……、i+c、i+d、……、i+f，其中序号i-b至i+c连续，序号i+c和i+d不连续，序号i+d至i+f连续，因此分为两组，第一组的子信道序号i-b至i+c，第二组的子信道序号i+d至i+f；

根据每组中起始序号子信道有效信号的起始估计频率和末尾序号子信道有效信号的截止估计频率计算该组对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽；

例如，第一组对应的跨道宽带信号的带宽函数表达式为：

（8）

上式中，index _i-b _left为第一组中起始序号子信道有效信号的起始估计频率，index _i+c _right为第一组中末尾序号子信道有效信号的截止估计频率，BW为子信道的带宽，BW/M表示频率分辨率，i-b第一组中起始子信道序号，i+c为第一组中末尾子信道序号；

第一组对应的跨道宽带信号的中心频率函数表达式为：

（9）

上式中，index _i-b _left为第一组中起始序号子信道有效信号的起始估计频率，index _i+c _right为第一组中末尾序号子信道有效信号的截止估计频率，BW为子信道的带宽，BW/M表示频率分辨率，i-b第一组中起始子信道序号，i+c为第一组中末尾子信道序号。

本实施例的方法经过子信道信号的检测得到有效信号，对有效信号进行信号跨道分析并对有效信号存在跨道情况的子信道进行可变带宽滤波设计，解决了跨道信号进行融合问题，同时可适当节省用于数字下变频的DDS信号发生器和可变带宽滤波个数，降低***资源的消耗，此外还通过自适应门限信号检测解决了长期以来雷达脉冲信号分析依靠人工对环境噪声估计设定固定的噪声门限，门限无法实时自动更新调整的问题。

本实施例还提出一种雷达脉冲信号频谱自动检测***，包括计算机设备，所述计算机设备被编程或配置以执行所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法。

本实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法的计算机程序。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1）接收射频信号并转换为中频复信号，将中频复信号进行数字信道化得到每个子信道的信号；

S2）对各子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到各子信道的有效信号；

S3）根据各子信道的有效信号的数据及参数信息分别对每一对相邻的子信道进行跨道判决，判断各子信道的有效信号的跨道情况，包括以下步骤：

S31）判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号在时域上是否重叠，是则跳转步骤S32），否则当前子信道和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况，跳转步骤S4）；

S32）获取当前子信道的有效信号数据以及相邻子信道的有效信号数据，分别根据功率谱算法对当前子信道及相邻子信道的有效信号数据计算得到当前子信道以及相邻子信道的有效信号对应的功率谱；

S33）根据预设的带宽值和有效信号对应的功率谱的峰值计算门限估计值，根据门限估计值和有效信号对应的功率谱确定当前子信道有效信号的起始估计频率index _i _left以及截止估计频率index _i _right，并计算相邻子信道有效信号的起始估计频率index _i+1 _left以及截止估计频率index _i+1 _right；

S34）根据起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right的位置关系判断当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号是否存在跨道情况；

S4）对于有效信号不存在跨道情况的子信道，将该子信道的有效信号进行下一级数字信道化得到下一级的子信道的信号，对下一级的子信道的信号分别进行自适应门限信号检测得到下一级的子信道的有效信号并输出；

对于有效信号存在跨道情况的子信道，根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽，根据跨道宽带信号的中心频率和带宽配置对应的DDS信号发生器和可变带宽滤波器，用所述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，输出匹配信号以及检测结果；

步骤S2）和/或步骤S4）中进行自适应门限信号检测包括以下步骤：

步骤1：根据噪声H _i 计算得到当前子信道的初始门限值Th ₂ ，噪声H _i 为无信号输入时当前子信道的噪声大小；

步骤2：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) ，对信号能量值E _k(i) 平滑处理后得 到能量值Y _k(i) ，根据能量值Y _k(i) 计算包含当前时刻i的第一时段中信号能量差值峰值点

的值，根据满足条件的信号能量差值峰值点

计算得到当前门限值Th ₁ ；

步骤3：若当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) 既大于当前门限值Th ₁ 又大于初始门限值Th ₂ ，则当前子信道当前时刻i的信号存在，否则当前子信道当前时刻i的信号不存在；

步骤4：若包含当前时刻i的第二时段中每个时刻对应的信号均存在，则当前子信道第二时段内的信号为有效信号，返回步骤2直到检测时间结束。

2.根据权利要求1所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，步骤2具体包括：

步骤2.1：计算当前子信道当前时刻i的信号能量值E _k(i) ，采用移动平滑处理方法对信号能量值E _k(i) 进行降噪处理得到平滑处理后的能量值Y _k(i) ，k为当前子信道的序号；

步骤2.2：根据预设的连续判断点数m’设置第一时段的第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)，分别计算第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号能量差值，所述时间间隔的差分级数大于当前子信道的信号上升时间的采样点数；

步骤2.3：根据第一时间区间(i-m’,i)和第二时间区间(i,i+m’)每个时间间隔的信号 能量差值的趋势确定信号能量差值峰值点

；

步骤2.4：根据信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的信号能量值

计算当 前门限值Th ₁ 。

3.根据权利要求2所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，步骤2.3具体 包括：若第一时间区间(i-m’,i)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i1) 上升，i1为第一时间 区间(i-m’,i)中的时刻，第二时间区间(i,i+m’)中每个时间间隔内的能量差值ΔY _k(i2) 下 降，i2为第二时间区间(i,i+m’)中的时刻，且当前时刻i的信号能量值E _k(i) 大于或等于初始 门限值Th ₂ ，则信号能量差值峰值点

所在时刻i _max 的值替换为当前时刻i，信号能量差 值峰值点

的值替换为当前时刻i对应的信号能量差值ΔY _k(i) ，否则信号能量差值峰 值点

所在时刻和信号能量差值峰值点

的值保持不变。

4.根据权利要求1所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，步骤S32）中功率谱算法包括：根据有效信号的脉冲长度确定计算次数L，对有效信号的数据进行L次的 M点的傅里叶变换得到L帧数据，对每一帧数据的每个点平方求取幅度，然后分别将每个点在每一帧数据对应位置的幅度进行累加，最后得到单次子信道自适应门限信号检测后的M点的功率谱并将数据进行缓存。

5.根据权利要求1所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，步骤S34）具体包括：

根据子信道的序号、子信道的带宽以及相邻子信道的重叠带宽计算当前子信道和相邻子信道的接收频段以及两个子信道之间的过渡带；

若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中且截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right分别位于过渡带，当前子信道的有效信号不存在跨道情况，相邻子信道的有效信号存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left位于当前子信道的频段中，截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right、起始估计频率index _i+1 _ left分别位于过渡带，截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号存在跨道情况，相邻子信道的有效信号不存在跨道情况；

若起始估计频率index _i _left、截止估计频率index _i _right位于当前子信道的频段中，起始估计频率index _i+1 _left、截止估计频率index _i+1 _right位于相邻子信道的频段中，当前子信道的有效信号和相邻子信道的有效信号均不存在跨道情况。

6.根据权利要求1所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法，其特征在于，步骤S4）中根据该子信道的有效信号的数据计算对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽具体包括：对存在跨道情况的子信道进行分组，使得每组子信道的序号连续，根据每组中起始序号子信道有效信号的起始估计频率和末尾序号子信道有效信号的截止估计频率计算该组对应的跨道宽带信号的中心频率和带宽。

7.一种雷达脉冲信号频谱自动检测***，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程或配置以执行权利要求1~6任一所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1~6任一所述的雷达脉冲信号频谱自动检测方法的计算机程序。

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