本技術(shù)涉及雷達信號檢測，具體涉及一種雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)及檢測方法。

背景技術(shù)：

1、作為雷達電子對抗系統(tǒng)的信息輸入端，雷達電子支援偵察技術(shù)是實施雷達電子干擾的基礎和前提。雷達電子支援偵察的目的是檢測、測量和識別敵方雷達信號源，其中信號檢測是雷達電子偵察接收機進行信號參數(shù)測量的基礎和前提。由于雷達信號和環(huán)境噪聲的不確定性，給雷達信號檢測帶來很大難度。

2、對于具有脈沖特性的雷達信號,?信號檢測主要是對脈沖的前后邊沿進行檢測，并估計脈沖到達時間（ time?of?arrival,?toa）和脈沖寬度（ pulse?width,?pw）等脈沖描述字（ pulse?description?words,?pdw）參數(shù)。經(jīng)典的方法包括時域的能量檢測（ energy? detection,?ed）算法和頻域的快速傅里葉變換（ fast?fourier?transform,?fft）算法，但ed算法在低信噪比時性能較差，而fft算法復雜度較高，且對脈沖邊沿的檢測精度不高。此外，大量文獻提出了多種脈沖信號檢測的方法。對于時頻域聯(lián)合檢測， w.?niczyporuk等提出了利用 radom?and?hough?transform算法檢測( linear?frequency-modulated)?lfm雷達信號。 e.?swiercz等通過利用scpf?( the?sum?of?the?cubic?phase?function)和pcpf( the?product?of?the?cubic?phase?function)混合算法實現(xiàn)lfm信號的檢測和參數(shù)測量。在沒有或有限的先驗信息條件下，時頻域檢測很難合理設置檢測門限。基于自卷積和最小二乘法， y.?t.?chan等通過解線性方程得到基帶脈沖參數(shù)的測量方法?；谠臃纸馀c期望最大化， g.?lopez?risueno等實現(xiàn)了線性混合信號的檢測。但是，上述檢測方法存在計算復雜度高，難以進行工程實現(xiàn)的缺陷。

3、有鑒于此，有必要研究一種雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)及檢測方法，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本技術(shù)提供了一種雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)及檢測方法。本發(fā)明基于中頻采樣脈沖信號的邊沿與數(shù)字圖像的邊緣特性的相似性，根據(jù)圖像處理中的“邊緣檢測”思想，利用盒差分濾波器邊緣檢測算法，實現(xiàn)對脈沖信號前后邊沿的檢測。進一步的，通過恒虛警檢測算法得到動態(tài)檢測門限，保證所提方法的環(huán)境適應性。從理論上揭示了基于盒差分濾波器的恒虛警檢測方法，并進行電路設計，為實戰(zhàn)應用奠定了良好的基礎。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)，包括盒差分濾波器模塊、恒虛警檢測模塊以及門限檢測模塊；

3、所述盒差分濾波器模塊，用于進行截獲的雷達信號的非相干積累，并將上升沿轉(zhuǎn)化為凸峰，下降沿轉(zhuǎn)化為凹陷，經(jīng)過盒差分濾波后輸出檢測信號；

4、所述恒虛警檢測模塊，對盒差分濾波后輸出的檢測信號進行雜波功率分析，計算恒虛警檢測門限，并確定恒虛警檢測閾值因子；

5、所述門限檢測模塊，輸入端分別與所述恒虛警檢測模塊、盒差分濾波器模塊的輸出端連接，用于將盒差分濾波器輸出的檢測信號與恒虛警檢測門限進行比較，并計算檢測概率。

6、作為本發(fā)明的進一步改進，所述雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)還包括取模模塊，用于對盒差分濾波處理后輸出的檢測信號進行取模運算，消除盒差分濾波輸出檢測信號中負信號對恒虛警檢測的影響；所述取模模塊的輸入端和輸出端分別與盒差分濾波器模塊的輸出端、恒虛警檢測模塊的輸入端連接。

7、作為本發(fā)明的進一步改進，所述雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)還包括平方律檢波模塊；所述平方律檢波模塊的輸出端與所述盒差分濾波器模塊的輸入端連接，用于對截獲的雷達信號進行平方律檢波處理后再輸入至所述盒差分濾波器模塊。

8、基于上述技術(shù)目的，本發(fā)明還提供了一種雷達脈沖信號檢測方法，采用上述雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)進行檢測。其檢測方法為：對于普遍具有脈沖特性的雷達信號，根據(jù)圖像處理中的邊緣檢測思想，設計基于盒差分濾波器的脈沖檢測算法，實現(xiàn)對脈沖信號前后邊沿的檢測；基于雷達信號和環(huán)境噪聲的不確定性，提出利用恒虛警算法自適應的確定檢測門限，實現(xiàn)盒差分濾波器輸出信號的自動檢測。為此，基于盒差分濾波器的特點和雷達信號的處理過程，推導出盒差分濾波器輸入輸出信號分布的變化規(guī)律，然后對取模后的盒差分濾波器輸出信號進行雜波功率分析，計算恒虛警檢測門限，確定恒虛警檢測閾值因子，并進一步計算基于盒差分濾波器的恒虛警檢測算法的檢測概率。進一步的，基于理論分析，完成所提方法的電路設計和fpga實現(xiàn)。

9、該檢測方法主要包含盒差分濾波器輸入輸出信號分布的變化特性分析、恒虛警檢測門限設計、恒虛警閾值因子確定、檢測概率計算以及電路實現(xiàn)設計；對于截獲到的雷達信號，其信號處理過程如下：首先對截獲的i/q通道信號進行平方律檢波處理，并輸入盒差分濾波器，經(jīng)過盒差分濾波后輸出檢測信號；盒差分濾波器輸出信號與恒虛警檢測門限比較進一步檢測出雷達信號。估計盒差分濾波器輸出信號功率時，根據(jù)信號特點，為保證正確的估計，首先對盒差分濾波器輸出信號進行取模操作。然后，采用單元平均恒虛警檢測方法進行功率估計。盒差分濾波器輸出信號服從正態(tài)分布，對其取模后的信號服從折疊正態(tài)分布，得到服從折疊正態(tài)分布特性的信號的均值和方差。并進一步確定恒虛警檢測器的檢測門限和閾值因子。具體包括如下步驟：

10、s1，平方律檢波處理：對截獲的雷達信號進行平方律檢波處理后，再輸入盒差分濾波器；

11、s2，盒差分濾波處理：對平方律檢波處理后的雷達信號進行非相干積累，并將上升沿轉(zhuǎn)化為凸峰，下降沿轉(zhuǎn)化為凹陷，經(jīng)過盒差分濾波處理后輸出檢測信號；

12、s3，取模運算：對步驟s2輸出的檢測信號進行取模運算，得到取模后的盒差分濾波器輸出信號；

13、s4，恒虛警檢測：對步驟s3取模后的盒差分濾波器輸出信號進行雜波功率分析，計算恒虛警檢測門限，并確定恒虛警檢測閾值因子；

14、s5，門限檢測：計算基于盒差分濾波器的恒虛警檢測算法的檢測概率。

15、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s1中，平方律檢波處理后，盒差分濾波器的輸入信號可表示為：

16、；

17、其中， i表示信號實部； q表示信號虛部。

18、作為本發(fā)明的進一步改進，所述盒差分濾波器具有邊沿檢測特性，對于因果系統(tǒng)，大小為的盒差分濾波器，其表示為

19、。

20、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s2中，當輸入信號為，長度為，在情況下，經(jīng)過盒差分濾波器處理后，輸出信號表示為：

21、；

22、其中， l表示盒差分濾波器大小。

23、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s4中，當截獲信號為高斯白噪聲信號時，恒虛警檢測門限表示為

24、；

25、其中，，為噪聲信號的功率，為盒差分濾波器階數(shù)，為虛警概率，其值為預設的常數(shù)，表示誤差反函數(shù)；

26、可得到，當恒虛警概率為預設常數(shù)時，檢測門限是與噪聲方差和盒差分濾波器階數(shù)相關(guān)的函數(shù)。當盒差分濾波器階數(shù)確定后，檢測門限只與噪聲方差相關(guān)。

27、作為本發(fā)明的進一步改進，當截獲信號為雷達信號時，恒虛警檢測門限表示為：

28、；

29、其中，，為盒差分濾波器輸入信號的方差，為盒差分濾波器階數(shù)。由此，可得恒虛警檢測門限與截獲信號的功率以及盒差分濾波器的階數(shù)相關(guān)。

30、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s4中，當截獲信號為服從正態(tài)分布的雷達脈沖信號時，盒差分濾波器輸入的平方律檢波信號服從萊斯分布，當盒差分濾波器階數(shù)≥129時，盒差分濾波器輸出信號服從正態(tài)分布。

31、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s4中，通過對盒差分濾波器輸出信號取模進行雜波功率估計，其均值可表示為：

32、；

33、由此，可得到恒虛警檢測方法的恒虛警檢測閾值因子：

34、；

35、所述閾值因子只與虛警概率相關(guān)，與截獲信號的形式無關(guān)，虛警概率與雜波功率值無關(guān)，體現(xiàn)所提方法的恒虛警特性。

36、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟s5中，檢測概率為：

37、；

38、在信噪比大于3db，脈沖寬度300ns，虛警概率為的條件下，檢測概率99%；驗證了基于盒差分濾波器的電子偵察接收機恒虛警檢測方法可在低信噪比和低虛警概率條件下，獲得高檢測概率，并具有很好的環(huán)境適應性。

39、有益效果：

40、1、本發(fā)明提供的雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)，利用盒差分濾波器進行雷達信號的非相干積累，并將上升沿轉(zhuǎn)化為凸峰，下降沿轉(zhuǎn)化為凹陷，從而實現(xiàn)雷達脈沖信號的檢測。并將盒差分濾波器與恒虛警檢測方法結(jié)合，使雷達脈沖信號檢測具備了環(huán)境變化的適應性，為實戰(zhàn)應用奠定了基礎。

41、2、本發(fā)明提供的雷達脈沖信號檢測系統(tǒng)，將基于盒差分濾波器的恒虛警檢測方法進行模塊劃分，完成電路設計，得到包含盒差分濾波器輸入輸出信號分布的變化特性分析、恒虛警檢測門限設計、恒虛警閾值因子確定、檢測概率計算等諸多功能模塊的集成檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)可在低信噪比和低虛警概率條件下，獲得高檢測概率，并具有很好的環(huán)境適應性。

42、3、本發(fā)明提供的雷達脈沖信號檢測方法，首次揭示基于盒差分濾波器的恒虛警檢測方法的理論規(guī)律：在信噪比3db，脈沖寬度300ns，虛警概率為條件下，檢測概率99%。不僅具有優(yōu)良的脈沖信號檢測性能，還具備了環(huán)境變化的適應性，有良好的工程應用前景。

43、上述說明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實施方式。