基于DSP和FPGA技術(shù)的低信噪比雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)

3．2 信號(hào)判決門(mén)限值的計(jì)算
信號(hào)判決門(mén)限值的計(jì)算也是信號(hào)檢測(cè)最關(guān)鍵的部分，首先根據(jù)信噪比為3 dB，算出雷達(dá)信號(hào)大概是噪聲信號(hào)的1．41倍。既要檢測(cè)出有用的雷達(dá)信號(hào)，又要避免將噪聲誤判為信號(hào)，如果門(mén)限選得很高，則虛警概率很低，但接收機(jī)的靈敏度也會(huì)降低，這是不能接受的，通常情況下，每隔幾十秒報(bào)告一次錯(cuò)誤的信息是可以接受的，接收機(jī)后的信號(hào)分類(lèi)處理器會(huì)將其濾除掉。同時(shí)實(shí)際上只通過(guò)單一門(mén)限判斷雷達(dá)信號(hào)的效果無(wú)法令人滿(mǎn)意，根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了兩級(jí)檢測(cè)門(mén)限，即信號(hào)的第一檢測(cè)門(mén)限定為1．3倍的噪聲均方根值，信號(hào)的第二檢測(cè)門(mén)限定為1．5倍的噪聲均方根值，這樣既利于DSP的快速計(jì)算處理，又省去了耗費(fèi)很多時(shí)間的復(fù)雜傅里葉計(jì)算，而且倍數(shù)可根據(jù)信噪比的不同進(jìn)行調(diào)整。設(shè)信號(hào)的第一檢測(cè)門(mén)限為Z1，信號(hào)的第二檢測(cè)門(mén)限為Zh，則：

4 雷達(dá)信號(hào)的FPGA檢測(cè)方法
DSP處理器計(jì)算出雷達(dá)信號(hào)的判決門(mén)限值，FPGA芯片根據(jù)門(mén)限值從高速A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果中提取出雷達(dá)信號(hào)，檢測(cè)方法有兩種。
4．1 多樣本檢測(cè)方法
多樣本檢測(cè)方法即從N個(gè)連續(xù)樣本中判斷至少有L個(gè)樣本必須超過(guò)門(mén)限，滿(mǎn)足信號(hào)判決門(mén)限值的要求。
首先FPGA芯片存儲(chǔ)了大量的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)DSP處理器計(jì)算出的門(mén)限值，F(xiàn)PGA芯片不斷檢測(cè)A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是否大于信號(hào)的第一檢測(cè)門(mén)限Z1，如果滿(mǎn)足要求，則判為有效信號(hào)開(kāi)始，F(xiàn)PGA芯片對(duì)A／D轉(zhuǎn)換的連續(xù)18個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。在18個(gè)數(shù)據(jù)中，如果有7個(gè)數(shù)據(jù)都大于信號(hào)的第一檢測(cè)門(mén)限Z1，則繼續(xù)判斷是否至少有3個(gè)數(shù)據(jù)大于信號(hào)的第二檢測(cè)門(mén)限Zh，有則判斷為檢測(cè)到雷達(dá)信號(hào)，無(wú)則繼續(xù)檢測(cè)。實(shí)行雙重門(mén)限檢測(cè)是為了判斷有用信號(hào)的開(kāi)始和二次過(guò)濾噪聲。
4．2 概率密度檢測(cè)法
雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)的另一個(gè)方法是概率密度檢測(cè)法，它根據(jù)150 ns需采樣的18個(gè)數(shù)據(jù)，通過(guò)FPGA芯片不斷計(jì)算連續(xù)18個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出和，并將結(jié)果除以18，與門(mén)限值(Zh)進(jìn)行比較，計(jì)算和大于這一門(mén)限值，則判斷為有信號(hào)，否則判斷為無(wú)信號(hào)。

5 虛假信號(hào)的濾除
接收過(guò)程中會(huì)遇到幅度較大的大噪聲，如果不做虛假信號(hào)的濾除，將有可能把它誤判為一個(gè)有效信號(hào)。為了濾除此類(lèi)噪聲，對(duì)檢測(cè)出的信號(hào)還要繼續(xù)進(jìn)行過(guò)濾處理，根據(jù)有效信號(hào)的前后時(shí)間段應(yīng)對(duì)噪聲(低電平)進(jìn)行判斷，如果有效信號(hào)的前后時(shí)間段檢測(cè)為高電平，則將該檢測(cè)信號(hào)判為大噪聲。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：FPGA芯片在檢測(cè)到的信號(hào)前后各取6個(gè)A／D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，如果6個(gè)數(shù)據(jù)中有1個(gè)數(shù)據(jù)滿(mǎn)足信號(hào)的第二檢測(cè)門(mén)限Zh，則判斷檢測(cè)到的信號(hào)為虛假信號(hào)，需濾除。

6 結(jié) 語(yǔ)
試驗(yàn)證明上述FPGA的兩種檢測(cè)方法都可對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效檢測(cè)，當(dāng)只存在噪聲時(shí)，接收機(jī)不產(chǎn)生虛假的信號(hào)；當(dāng)輸入單個(gè)信號(hào)時(shí)，接收機(jī)輸出單個(gè)檢測(cè)信號(hào)，不產(chǎn)生多余的虛假信號(hào)；當(dāng)輸入多個(gè)信號(hào)時(shí)，接收機(jī)則輸出多個(gè)檢測(cè)信號(hào)，有效實(shí)現(xiàn)了低信噪比情況下雷達(dá)信號(hào)的檢測(cè)。
數(shù)字化的處理方法使得對(duì)各種信息的處理更具有靈活性、準(zhǔn)確性和功能可擴(kuò)展性，對(duì)數(shù)字化的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸、處理也更加方便、快捷和可靠。所以基于數(shù)字化技術(shù)的信息處理是必然的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。