雷达信号处理机中的数据截位方法

摘要

本发明公开了一种雷达信号处理机中的数据截位方法，主要解决现有雷达信号处理中脉冲压缩处理、动目标检测处理和数据求模中的数据截位模块精度低的问题。其实现过程是：首先，对输入数据进行归一化，即取输入数据的绝对值；然后，对该组脉冲重复周期PRT或相参间隔CPI内所有数据的归一化结果进行逻辑或操作，得到该组数据的逻辑或值，确定该逻辑或值的最高非零位位置；最后，根据该最高非零位位置对下一组数据进行比特位选取。本发明可确保数据的有效信息得到充分的利用。相对于传统方法具有数据截位精度高的优点，可用于雷达信号处理中的脉冲压缩处理、动目标检测处理和数据求模。

权利要求

1.一种在雷达信号处理机中的数据截位方法，其特征在于；按照如下步骤将位宽为X比特的输入数据D截为位宽为Y比特的输出数据R，其中，0＜X≤64，0＜Y≤64，且X>Y：

1）对输入数据D进行归一化，如果该输入数据D是负数，则归一化后的数据T等于输入数据D的相反数，如果输入数据D是正数或零，则归一化后的数据T等于输入数据D本身，其中输入数据D的位宽为X比特；

2）对归一化后的数据T进行逻辑或操作：

如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，则对该脉冲重复周期PRT内所有的数据进行逻辑或操作，得到该脉冲重复周期PRT内所有数据的逻辑或结果B1；

如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI内的数据，即64组脉冲重复周期PRT内的数据，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，则对该相参重复间隔CPI内的所有数据进行逻辑或操，得到该相参重复间隔CPI内所有数据的逻辑或结果B2；

3）确定选大数据q

如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，将逻辑或结果B1的最高非零位位置q1作为选大数据q，即q=q1，其中q1为自然数,0≤q1≤X-1；

如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，将逻辑或结果B2的最高非零位位置q2，作为选大数据q，即q=q2，其中q2为自然数,0≤q2≤X-1；

4）利用选大数据q对当前组相参重复间隔CPI内的输入数据D进行截取，输出截取后的Y比特位数据R：

4a)对于属于第一组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

4a1）取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

4a2）根据选大数据q=q1，按如下规则得到输出数据R的后Y-1位：如果q1=X-2或者q1=X-1,则将输入数据D的第X-2位到第X-Y位作为输出数据R的后Y-1位；

如果Y-2≤q1≤X-3，则将输入数据D的第q1+1位到第q1-Y+3位作为输出数据R的后Y-1位；

如果0≤q1≤Y-3，则将输入数据D的后Y-1位作为输出数据R的后Y-1位;

4b)对于其它组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

4b1）取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

4b2）根据选大数据q=q2，按照如下规则得到输出数据R的后Y-1位:如果q2=X-2或者q2=X-1,则将输入数据D的第X-2位到第X-Y位作为输出数据R的后Y-1位；

如果Y-2≤q2≤Y-3，则将输入数据D的第q2+1位到第q2-Y+3位作为输出数据R的后Y-1位；

如果0≤q2≤Y-3，则将输入数据D的后Y-1位作为输出数据R的后Y-1位。

说明书

雷达信号处理机中的数据截位方法

技术领域

[0001] 本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及雷达信号处理机中的数据截位，可用于雷达信号处理中的脉冲压缩处理、动目标检测处理和数据求模。

背景技术

[0002] 雷达利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。雷达从目标反射的回波中提取有关信息，并根据此信息检测目标的距离、方位和速度。雷达通过距离分辨力和角度分辨力这两个参数来对目标的尺寸和形状特征进行识别，其中，距离分辨力由雷达信号的带宽决定，距离分辨力的提高依靠增加信号的带宽获得，角度分辨力由雷达天线的电尺寸决定。

[0003] 由上可知分辨力是衡量雷达系统性能的重要参数，也是衡量雷达信号处理机性能的重要指标。信号处理的目的是消除不需要的信号及其他干扰，提取或加强由目标所产生的回波信号。通常的雷达信号处理部分主要由AD采样、正交解调、脉冲压缩处理、固定目标对消、动目标检测、数据合成求模和恒虚警组成。其中脉冲压缩处理、动目标检测和数据求模都需要进行数据截位。不同的数据截位方法导致雷达系统具有不同的精度进而使雷达信号处理机的分辨力有差别。

[0004] 目前在数据截位操作中广泛应用的操作有两种，一种根据回波数据的值，根据人工经验进行数据截位，这种数据截位方法会造成系统的自动化程度低、反应时间慢，且容易出现漏洞进而影响雷达系统的工作，造成虚警误警；另一种方法是直接截取数据的高位，如在论文《基于FPGA的数字脉冲压缩系统实现》中提到的数据截位方法就是采用截取高位的方法，这种方法使数据的有效位得不到充分的利用，造成精度不高。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服上述传统技术的不足，提出一种雷达信号处理机的数据截位方法，以使原有数据的有效信息能被充分利用，提高雷达信号处理机中脉冲压缩处理、动目标检测处理和数据求模的精度。

[0006] 实现本发明目的技术思路是，利用第一组脉冲重复周期PRT内的最大值来决定第一组相参处理间隔CPI内数据的数据截位位置，利用前一组相参处理间隔CPI内的最大值来决定当前组相参处理间隔CPI内数据的数据截位位置，以保证原有数据中的有效信息被充分利用。其实现方案是：按照如下步骤将位宽为X比特的输入数据D截为位宽为Y比特的输出数据R，其中，0＜X≤64，0＜Y≤64，且X＞Y：

[0007] (1)对输入数据D进行归一化，如果该输入数据D是负数，则归一化后的数据T等于输入数据D的相反数，如果输入数据D是正数或零，则归一化后的数据T等于输入数据D本身，其中输入数据D的位宽为X比特；

[0008] (2)对归一化后的数据T进行逻辑或操作：

[0009] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，则对该脉冲重复周期PRT内所有的数据进行逻辑或操作，得到该脉冲重复周期PRT内所有数据的逻辑或结果B1；

[0010] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI内的数据，即64组脉冲重复周期PRT内的数据，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，则对该相参重复间隔CPI内的所有数据进行逻辑或操，得到该相参重复间隔CPI内所有数据的逻辑或结果B2；

[0011] (3)确定选大后的数据q

[0012] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，将逻辑或结果B1的最高非零位位置q1作为选大后的数据q，即q＝q1，其中q1为自然数，0≤q1≤X-1；

[0013] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，将逻辑或结果B2的最高非零位位置q2，作为选大后的数据q，即q＝q2，其中q2为自然数，0≤q2≤X-1；

[0014] (4)利用选大后的数据q对当前组相参重复间隔CPI内的输入数据D进行截取，输出截取后的Y比特位数据R：

[0015] (4a)对于属于第一组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0016] (4a1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0017] (4a2)根据选大后的数据q＝q1，按如下规则得到输出数据R的后Y-1位：如果q1＝X-2或者q1＝X-1，则将输入数据D的第X-2位到第X-Y位作为输出数据R的后Y-1位；如果Y-2≤q1≤X-3，则将输入数据D的第q1+1位到第q1-Y+3位作为输出数据R的，后Y-1位；如果0≤q1≤Y-3，则将输入数据D的后Y-1位作为输出数据R的后Y-1位。

[0018] 4b)对于其它组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0019] (4b1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0020] (4b2)根据选大后的数据q＝q2，按照如下规则得到输出数据R的后Y-1位：如果q2＝X-2或者q2＝X-1，则将输入数据D的第X-2位到第X-Y位作为输出数据R的后Y-1位；如果Y-2≤q2≤Y-3，则将输入数据D的第q2+1位到第q2-Y+3位作为输出数据R的后Y-1位；如果0≤q2≤Y-3，则将输入数据D的后Y-1位作为输出数据R的后Y-1位。

[0021] 本发明由于采用对当前相参处理间隔CPI内由归一化后输出的所有数据进行逻辑或操作，因而使被截取数据的有效信息得到充分的利用；同时由于根据选大后输出数据的最高非零位的位置进行数据截位，因而提高了雷达信号处理机中脉冲压缩处理、动目标检测和数据求模的精度；此外由于此方法可直接用于对雷达信号处理中脉冲压缩模块的数据截位，相比于由人工经验进行数据截位的方法，其自动化程度更高。

附图说明

[0022] 图1为本发明的实现流程图；

[0023] 图2为用本发明和现有方法的数据截位仿真数据对比图。

具体实施方式

[0024] 在雷达信号处理中的脉冲压缩模块中需要用到乘法器，乘法器的两个输入分别是16比特位的数据和26比特位的数据，其输出数据的位宽为42比特，但乘法器的输出要输入到位宽为16比特的IFFT处理器，因而需要对乘法器的输出数据进行数据截位。

[0025] 参照图1，本发明给出如下两种实施例：

[0026] 实施例1，将42比特位的输入数据D截为16比特位的输出数据。

[0027] 步骤一，对输入数据D进行归一化，如果输入数据D是负数，则归一化后的数据T等于输入数据D的相反数，如果输入数据D是正数或零，则归一化后的数据T等于输入数据D本身，其中输入数据D为42比特位数据。

[0028] 步骤二，对归一化后的数据T进行逻辑或操作：

[0029] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，则对该脉冲重复周期PRT内所有的数据进行逻辑或操作，得到该脉冲重复周期PRT内所有数据的逻辑或结果B1；

[0030] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI内的数据，即64组脉冲重复周期PRT内的数据，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，则对该相参重复间隔CPI内的所有数据进行逻辑或操，得到该相参重复间隔CPI内所有数据的逻辑或结果B2。

[0031] 步骤三，确定选大数据q：

[0032] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，将逻辑或结果B1的最高非零位位置q1作为选大数据q，即q＝q1，其中q1为自然数，0≤q1≤41；

[0033] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，将逻辑或结果B2的最高非零位位置q2，作为选大数据q，即q＝q2，其中q2为自然数，0≤q2≤41；

[0034] 步骤四，利用选大数据q对当前组相参重复间隔CPI内的输入数据D进行截取，输出截取后的16比特位数据R：

[0035] 4a)对于属于第一组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0036] 4a1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0037] 4a2)根据选大数据q1，按如下规则得到输出数据R的后15位：

[0038] 如果q1＝40或者q1＝41，则将输入数据D的第40位到第26位作为输出数据R的后15位；如果14≤q1≤39，则将输入数据D的第q1+1位到第q1-13位作为输出数据R的后15位；如果0≤q1≤13，则将输入数据D的后15位作为输出数据R的后15位。

[0039] 4b)对于其它组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0040] 4b1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0041] 4b2)根据选大数据q2，按照如下规则得到输出数据R的后15位：

[0042] 如果q2＝40或者q2＝41，则将输入数据D的第40位到第26位作为输出数据R的后15位；如果14≤q2≤39，则将输入数据D的第q2+1位到第q2-13位作为输出数据R的后15位；如果0≤q2≤13，则将输入数据D的后15位作为输出数据R的后15位。

[0043] 实施例2，将26比特位的输入数据D截为16比特位的输出数据。

[0044] 步骤1，对输入数据D进行归一化，如果输入数据D是负数，则归一化后的数据T等于输入数据D的相反数，如果输入数据D是正数或零，则归一化后的数据T等于输入数据D本身，其中输入数据D为26比特位数据；

[0045] 步骤2，对归一化后的数据T进行逻辑或操作：

[0046] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，则对该脉冲重复周期PRT内所有的数据进行逻辑或操作，得到该脉冲重复周期PRT内所有数据的逻辑或结果B1；

[0047] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI内的数据，即64组脉冲重复周期PRT内的数据，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，则对该相参重复间隔CPI内的所有数据进行逻辑或操，得到该相参重复间隔CPI内所有数据的逻辑或结果B2；

[0048] 步骤3，确定选大数据q

[0049] 如果归一化后的数据T属于第一组脉冲重复周期PRT，将逻辑或结果B1的最高非零位位置q1作为选大数据q，即q＝q1，其中q1为自然数，0≤q1≤25；

[0050] 如果归一化后的数据T属于相参重复间隔CPI，该相参重复间隔CPI内的数据不包含第一组脉冲重复周期PRT内的数据，将逻辑或结果B2的最高非零位位置q2，作为选大后的数据q，即q＝q2，其中q2为自然数，0≤q2≤25；

[0051] 步骤4，利用选大数据q对当前组相参重复间隔CPI内的输入数据D进行截取，输出截取后的16比特位数据R：

[0052] 4a)对于属于第一组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0053] 4a1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0054] 4a2)根据选大数据q1，输出数据R的后15位：如果q1＝24或者q1＝25，则将输入数据D的第24位到第10位作为输出数据R的后15位；如果14≤q1≤23，则将输入数据D的第q1+1位到第q1-13位作为输出数据R的后15位；如果0≤q1≤13，则将输入数据D的后15位作为输出数据R的后15位。

[0055] 4b)对于其它组相参重复间隔CPI内的输入数据D的截取：

[0056] 4b1)取输入数据D的最高位作为输出数据R的最高位；

[0057] 4b2)根据选大数据q2，输出数据R的后15位：如果q2＝24或者q2＝25，则将输入数据D的第24位到第10位作为输出数据R的后15位；如果14≤q2≤23，则将输入数据D的第q2+1位到第q2-13位作为输出数据R的后15位；如果0≤q2≤13，则将输入数据D的后15位作为输出数据R的后15位。

[0058] 本发明不限于以上输入数据D为42比特位和26比特位的两种实例，本发明适用于将位宽为X比特的输入数据D截为位宽为Y比特的输出数据R，其中，0＜X≤64，0＜Y≤64，且X＞Y。

[0059] 本发明的效果可通过以下仿真进一步说明：

[0060] 仿真1，对输入数据位宽为26比特，输出数据位宽为16比特，且一组相参重复间隔CPI数据中最大数据的最高非零位位置p＝23时的情况进行仿真，并对仿真数据对比，对比结果如图2所示，图2中横坐标为时间，纵坐标为回波信号幅值，其中，图2(a)为采用本发明进行截取的数据的仿真结果图，图2(b)为采用现有《基于FPGA的数字脉冲压缩系统实现》中的截取方法进行截取的数据的仿真结果图。

[0061] 从图2可见，本发明的精度比现有《基于FPGA的数字脉冲压缩系统实现》中的截取方法的精度更高。