一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法及系统与流程

1.本发明属于雷达电磁环境监测技术领域，具体涉及一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法及系统。


背景技术：

2.如今电磁环境中包含的电磁辐射源种类和数量不断增加，如何在复杂电磁环境下准确有效地对各关注辐射源进行监测，对电磁环境监测提出了挑战。
3.现有的雷达电磁环境监测系统接收机普遍采用超外差结构，现有的鉴相系统大多基于时域检波包络引导，导致天线波束范围内时域交叠但空域频域分开信号会因检波包络出现时域混叠仅能测到功率较大信号的相位，丢失其他功率较小的信号。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法及系统。
5.技术方案：一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，包括以下步骤：
6.s1、对多路中频信号进行采样并缓存，得到多路的中频数据；对其中一路的中频信号进行数字信道化处理，划分出k个子信道；
7.s2、对k个子信道同时进行检测，得到各子信道中的脉冲视频包络；对各子信道的脉冲检波包络分别进行测量得到对应的前、后沿信息；其中，所述各子信道的前、后沿信息至少包括：脉冲前、后沿到达时间、频率、幅度，其中0≤k≤k；
8.s3、对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，得到融合结果；根据所述融合结果产生前沿测量引导信息和后沿脉冲描述字；其中，前沿测量引导信息中包含以下信息：脉冲到达时间、前沿频率，其中0≤i≤500000；
9.s4、基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据；
10.s5、基于前沿频率对所述中频数据进行dft计算，得到鉴相结果；其中，所述鉴相结果包括：相位和数字幅度；
11.s6、对于复杂电磁环境下的时域交叠信号，在信道化检测和编码时同时产生多个前沿测量引导信息，多个前沿测量引导信息数量为4~16个；将产生的前沿引导信息重复s4和s5直至所有脉冲信号相位测完；
12.s7、基于根据脉冲到达时间、前沿频率，将每个鉴相结果与其对应的后沿脉冲描述字进行融合。
13.进一步地，s1中进行数字信道化处理具体包括以下步骤：
14.s101、设置低通fir原型滤波器，系数为，n=0，1，
…
，n-1；其中，n为滤波器阶数；设置滤波器阶数n与信道数k满足倍数关系；
15.对滤波器的通带宽度进行扩展，滤波器的通带宽度计算公式如下：
16.；其中为采样时钟频率，为扩展带宽；
17.s102、将低通fir原型滤波器累计进行k次移频，其中第k次移频，0≤k≤k，对应得到k个滤波器；将k个滤波器组成滤波器组h，所述滤波器组h与其对称频率的滤波器组覆盖完整的全部频谱；
18.s103、基于频率对称性确定第二奈奎斯特区的滤波器组中各个滤波器的编号为：
19.；
20.s104、将多路中频信号分别与本振信号进行混频，变换到第二奈奎斯特区进行中频采样，采样信号信号经过滤波器组h中的各个滤波器分别对应输出得到：
21.；
22.其中，为输入第n个点采样信号；为采样信号信号经过滤波器组h中第k个滤波器输出的信号；为滤波器组h中第k个滤波器的系数；为h中通带0滤波器系数的倒序；j为虚数单位；n为滤波器阶数。
23.进一步地，s2中得到各子信道的脉冲视频包络，前、后沿信息采用自适应门限检波方法，自适应门限检波方法至少包括以下步骤：
24.s201、获取k个子信道的滤波数据，并基于k个子信道的滤波数据对应计算各子信道的脉冲幅度，计算公式如下：
25.；
26.其中，表示第m个子信道的脉冲幅度；和分别为第m个滤波器输出的实部和虚部；
27.s202、对各子信道的脉冲幅度进行检波，并测量实时噪底；基于噪底和脉冲幅度计算各子信道的浮动门限；比较每个子信道的脉冲幅度与各自浮动门限并得到脉冲视频包络vp；
28.s203、采用高精度时钟对各子信道在脉冲视频包络vp的前沿、后沿进行测量并得到脉冲到达时间、前沿频率。
29.进一步地，s3中采用跟踪编码方式对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，包括如下步骤：
30.s301、根据各子信道的脉冲到达时间建立编码器，基于融合准则对各子信道的前、后沿信息进行融合；
31.所述融合准则为：若任意两个子信道的脉冲检波包络到达时间相差为-50~100ns、前沿频率相差为-150~150khz、以及两个子信道顺序相邻，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络属于同一个信号，则对两个子信道的前、后沿信息进行融合；反之，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络为不同的信号，基于不同的信号各自建立对应的编码器；
32.s302、当其中一个编码器收到第一个前沿信息并等待预定时间后没有新的前沿信息到达并更新编码准则时，产生前沿测量引导信息；
33.当一个编码器收到后沿信息并结束编码时产生后沿脉冲描述字。
34.进一步地，s4中采用内部ram缓存多路的中频数据，基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据包括如下步骤：
35.s401、在完成多路中频信号采样后，对多路的中频数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿测量引导信息的最大延时为下限；
36.s402、多路的中频数据在缓存时，ram使用计时器timer的计时作为存储地址；
37.s403、多路的中频数据在缓存时，ram使用前沿引导信息中的脉冲到达时间信息减去固定延时作为读取起始地址，读取预定长度的中频数据，进行鉴相。
38.进一步地，s5中鉴相结果的获得至少包括如下步骤：
39.s501、根据中的前沿频率对多路的中频数据进行对应频点的dft计算；公式如下：
40.；
41.其中，m表示dft点数，；为输入第n个点采样信号；
42.为信号对应频点的旋转因子：；
43.s502、对dft计算得到的虚部和实部作反正切得到信号的相位；
44.；
45.其中，分别表示dft运算结果的虚部和实部。
46.进一步地，当多个信号在时域相互交叠频域分离时，对每个信号前沿均完成数字鉴相。
47.在另一个技术方案中，提供了一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相系统，用于实现如上述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，所述系统包括：
48.参数控制模块，用于设置工作参数；所述工作参数至少包括本振频点、校准时间、校准源频点、工作时长；
49.时钟管理模块，用于产生采样时钟、系统工作时钟，进行时钟频率监控及系统复位；
50.中频采样模块，用于完成多路adc进行配置和同步，对多路中频信号进行同步采样；
51.校准模块，用于控制校准源频点产生固定频点和脉宽脉冲信号，并将校准源脉冲的鉴相结果进行记录和标记形成校准表供测向系统使用；
52.信道化滤波模块，用于生成信道化滤波器组并对输入中频进行多相滤波，将信号划分到相应的信道内；
53.信道化检测模块，用于对各子信道滤波结果进行幅度检波；
54.跟踪编码和测量引导模块，用于根据各子信道前、后沿检测信息，并以到达时间、频率、幅度、以及信道编号完成后沿脉冲描述字编码，同时产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息；
55.中频缓存模块，用于以计时器作为写地址存入中频，并根据测量引导信息中的信号到达时间读取固定长度中频信号；
56.数字鉴相模块，用于根据输入引导频率对中频做定点dft和反正切运算获得多路中的中频的相位。
57.有益效果：
58.（1）对中频采样时钟进行生成和监控并产生相应的同步复位；对多路adc中频进行同步；对多路中频进行信号采样和缓存，进行数字信道化将信号划分成若干子信道，对信号进行数字检波和编码形成信号前沿描述字和视频检波包络；根据信号前沿的到达时间，频率等信息进行引导读取相应时刻的中频数据；对中频数据做对应频点的dft得到相应的相位结果与信道化检测结果；
59.（2）本发明对复杂电磁环境适应能力强，数字信道化把复杂电磁环境下时域重叠的信号在频域上分离，对分离的信号进行前沿固定时长鉴相，实现在脉冲持续期间对多个信号完成鉴相，极大增加系统对时域重叠多信号的测向能力；而且数字信道化将信号滤波到对应的子信道并从频域上分离，能够有效应对不同空域同时到达接收机的复杂信号；
60.（3）本方法灵敏度高，由于子信道带宽一般在mhz量级，相比于宽开设备工作带宽ghz量级，灵敏度更高；鉴相精度高，信道化的精测频精度能达到khz级，引导鉴相能够有效地提高鉴相精度至3
°
~5
°
。
附图说明
61.图1是基于本发明的数字鉴相系统的原理框图。
62.图2是本发明的数字信道化组成框图。
63.图3是原型滤波器理论幅频响应图。
64.图4是原型滤波器实际幅频响应图。
65.图5是第1个子信道滤波器的幅频响应图。
66.图6是滤波器组的幅频响应图。
67.图7是多相滤波计算结构实现框图。
具体实施方式
68.实施例1
69.如图1至7所示，本实施例提供了一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，包括以下步骤：
70.s1、对多路中频信号进行采样并缓存，得到多路的中频数据；对其中一路的中频信号进行数字信道化处理，划分出k个子信道。
71.以下以4路中频信号来举例说明：对中频采样时钟进行生成和监控并产生相应的同步复位，并对4路模数转换器件（adc）进行中频采样同步；对4路中频信号进行采样，并用计时器作为内部ram写地址进行缓存。对第1路中频信号进行数字信道化处理。
72.进一步地，s 1中进行数字信道化处理，具体包括以下步骤：
73.s101、设置低通fir原型滤波器，系数为，n=0，1，
…
，n-1；其中，n为滤波器阶数；设置滤波器阶数n与信道数k满足倍数关系；
74.对滤波器的通带宽度进行扩展，滤波器的通带宽度计算公式如下：
75.；其中，为扩展带宽；扩展的宽度与系统适应的最小脉宽有关，通常大于；表示最小脉宽。
76.s102、将低通fir原型滤波器累计进行k次移频，其中第 k次移频，0≤k≤k，对应得到k个滤波器；将k个滤波器组成滤波器组h，所述滤波器组h与其对称频率的滤波器组覆盖完整的全部频谱。
77.换言之，根据实信号频谱具有对称性，以上滤波器组及其对称频率的滤波器组通道频率刚好可以覆盖完整的0~fs全部频谱。
78.s103、基于频率对称性确定第二奈奎斯特区的滤波器组中各个滤波器的编号为：
79.。
80.s104、将多路中频信号分别与本振信号进行混频，变换到第二奈奎斯特区进行中频采样，采样信号信号经过滤波器组中的各个滤波器分别对应输出得到：
81.；
82.其中，为输入第n个点采样信号；为采样信号信号经过滤波器组h中第k个滤波器输出的信号；为滤波器组h中第k个滤波器的系数；为h中通带0滤波器系数的倒序；j为虚数单位；n为滤波器阶数。
83.如图 1的系统结构，中频信号混频后变换到第二奈奎斯特区中频，由实信号的对称性得出第二奈奎斯特区滤波器组编号。
84.s2、对k个子信道同时进行检测，得到各子信道中的脉冲视频包络；对各子信道的脉冲检波包络分别进行测量得到对应的前、后沿信息；其中，所述各子信道的前、后沿信息至少包括：脉冲前、后沿到达时间、频率、幅度，其中0≤k≤k。
85.对k个子信道同时进行信号检测，得到各子信道的信号包络，并在前后沿测量参数得到前、后沿信息。
86.进一步地，s2中得到各子信道的脉冲视频包络，前、后沿信息采用自适应门限检波方法，自适应门限检波方法至少包括以下步骤：
87.s201、获取k个子信道的滤波数据，并基于k个子信道的滤波数据对应计算各子信道的脉冲幅度，计算公式如下：
88.；
89.其中，表示第m个子信道的脉冲幅度；和分别为第m个滤波器输出的实部和虚部。
90.s202、对各子信道的脉冲幅度进行检波，并测量实时噪底；基于噪底和脉冲幅度计算各子信道的浮动门限；比较每个子信道的脉冲幅度与各自浮动门限并得到脉冲视频包络vp。
91.s203、采用高精度时钟对各子信道在脉冲视频包络vp的前沿、后沿进行测量并得到脉冲到达时间、前沿频率。
92.所述自适应门限检波方法，门限生成需实时统计每个子信道一段时间内的极小值和极大值，极值统计采用滑动窗口统计法，窗口的长度需大于系统适应的最大脉宽，通常为2.5ms。自适应门限为极小值放大n倍和极大值缩小m倍两者中的大者。自适应门限可以满足系统的灵敏度和脉宽测量精度要求。
93.s3、对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，得到融合结果；根据所述融合结果产生前沿测量引导信息和后沿脉冲描述字；其中，前沿测量引导信息中包含以下信息：脉冲到达时间、前沿频率，其中0≤i≤500000。
94.进一步地，s3中采用跟踪编码方式对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，包括如下步骤：
95.s301、根据各子信道的脉冲到达时间建立编码器，基于融合准则对各子信道的前、后沿信息进行融合；
96.所述融合准则为：若任意两个子信道的脉冲检波包络到达时间相差为-50~100ns、前沿频率相差为-150~150khz、以及两个子信道顺序相邻，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络属于同一个信号，则对两个子信道的前、后沿信息进行融合；反之，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络为不同的信号，基于不同的信号各自建立对应的编码器。
97.s302、当其中一个编码器收到第一个前沿信息并等待预定时间后没有新的前沿信息到达并更新编码准则时，产生前沿测量引导信息；
98.当一个编码器收到后沿信息并结束编码时产生后沿脉冲描述字。
99.对于复杂电磁环境下可能存在时域交叠的情况，即和时间上交叠。
100.所述使用跟踪编码对各子信道检波信息融合，编码器的数量为系统适应的最大同时到达信号数，一般为4~8，在系统硬件资源足够的情况下可以适当地增加。
101.s4、基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据。
102.根据测量引导信息gi中的到达时间ti读取对应时刻开始缓存的4路中频数据。
103.进一步地， s4中采用内部ram缓存多路的中频数据，基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据包括如下步骤：
104.s401、在完成多路中频信号采样后，对多路的中频数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿测量引导信息的最大延时为下限。
105.s402、多路的中频数据在缓存时，ram使用计时器timer的计时作为存储地址。
106.s403、多路的中频数据在缓存时，ram使用前沿引导信息中的脉冲到达时间信息减去固定延时作为读取起始地址，读取预定长度的中频数据，进行鉴相。
107.s5、基于前沿频率对所述中频数据进行dft计算，得到鉴相结果；其中，所述鉴相结果包括：相位和数字幅度。
108.根据测量引导信息gi中的前沿频率fi对中频数据计算dft，得到相位和幅度信息。
109.进一步地，s5中鉴相结果的获得至少包括如下步骤：
110.s501、根据中的前沿频率对多路的中频数据进行对应频点的dft计算；公式如下：
111.；
112.其中，m表示dft点数，；为输入第n个点采样信号；为信号对应频点的旋转因子：；j为虚数单位。
113.s502、对dft计算得到的虚部和实部作反正切得到信号的相位；
114.；
115.其中，分别表示dft运算结果的虚部和实部。
116.s6、对于复杂电磁环境下的时域交叠信号，在信道化检测和编码时同时产生多个前沿测量引导信息，多个前沿测量引导信息数量为4~16个；将产生的前沿引导信息重复s4和s5直至所有脉冲信号相位测完。
117.s7、基于根据脉冲到达时间、前沿频率，将每个鉴相结果与其对应的后沿脉冲描述字进行融合。
118.实施例2
119.本实施例提供了一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相系统，系统包括：
120.参数控制模块，用于设置工作参数；所述工作参数至少包括频综频点、校准时间、校准源频点、工作时长；
121.时钟管理模块，用于产生采样时钟、系统工作时钟，进行时钟频率监控及系统复位；
122.中频采样模块，用于完成多路adc进行配置和同步，对多路中频信号进行同步采样；
123.校准模块，用于控制校准源频点产生固定频点和脉宽脉冲信号，并将校准源脉冲的鉴相结果进行记录和标记形成校准表供测向系统使用；
124.信道化滤波模块，用于生成信道化滤波器组并对输入中频进行多相滤波，将信号划分到相应的信道内；
125.信道化检测模块，用于对各子信道滤波结果进行幅度检波，功能具有：浮动门限生成、脉冲检波、兔耳抑制、连续波检波、频率精测；
126.跟踪编码和测量引导模块，用于根据各子信道前、后沿检测信息，并以到达时间、频率、幅度、以及信道编号完成后沿脉冲描述字编码，同时产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息；该模块能够适应常规、调频、调相等信号；
127.中频缓存模块，用于以计时器作为写地址存入中频，并根据测量引导信息中的信号到达时间读取固定长度中频信号；
128.数字鉴相模块，用于根据输入引导频率对中频做定点dft和反正切运算获得多路中的中频的相位。
129.该系统的工作流程如下：
130.参数控制模块设置工作参数，在工作周期开始前控制接收开关在自检或校准模式下选择天线信号和校准信号，控制频综频点将中频信号混频至adc可采样的中频频域。
131.时钟管理模块根据adc随路时钟利用锁相环产生适合fpga运行的采样时钟，并对时钟频率实时监控及系统工作复位。
132.中频采样模块在上电时对4路adc进行配置和同步复位，后根据采样时钟和adc接
口协议对4路中频进行同步采样并以计时器作为写地址存入中频缓存ram；选取第1路中频输入信道化多相滤波器组进行滤波，将信号划分到各子信道中。
133.信道化检波模块对各子信道数据计算幅度和动态自适应门限，完成视频包络检波，对检波包络前后沿测量到达时间，频率和幅度形成前后沿描述字。
134.编码模块对前后沿描述字以到达时间，频率，幅度，信道编号等信息完成后沿脉冲描述字编码，同时产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息并存入fifo；依次读取前沿测量引导信息根据测量引导信息中的信号到达时间读取中频缓存模块中固定长度中频信号。
135.数字鉴相模块根据输入引导频率对引导中频做定点dft和反正切运算获得4路中频的相位直至所有引导信息处理完成；根据到达时间和频率将测得的相位与编码产生的pdw进入融合。
136.实施例3
137.在实施例2的基础之上，结合附图1~6，以一种宽带环境监测系统（详见图1）为例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
138.（1）：参照图1所示的一种宽带环境监测系统，工作频段为1~18ghz，采用1ghz瞬时中频带宽，通过频综可划分成步进为500mhz的33个频段，中频混频至1.4~2.4ghz。
139.（2）：adc采样率为2.5ghz采样第二奈奎斯特区中频信号；数字信道化使用fpga实现，fpga运行时钟选用312.5mhz，则并行8路处理，信道数k设计为128，信道带宽19.53125 mhz，信道通带为12.5mhz，可适应最小200ns脉宽脉冲信号。
140.（3）：设置校正时间窗w
jz
（毫秒级），侦收时间窗wr（秒级），校正周期内校准源在瞬时带宽内按50mhz步进校正，每个点校正500us，对校正脉冲的处理与常规脉冲相同，仅在结果中打上校正频点标记。
141.（4）：对4路中频进行最长200us时长缓存。
142.（5）：对第1路中频进行信道化滤波，检测，编码，产生前沿测量引导信息。
143.（6）：根据测量引导信息依次读取4路中频，进行数字鉴相直至所有信号前沿鉴相完成。
144.（7）：将编码结果与数字鉴相结果进行融合输出至测向系统进行测向。
145.实施例4
146.基于上述实施例1，步骤s1数字信道化的设计（如图 2所示），步骤如下：
147.（1）射频混频选用adc的第二奈奎斯特区1.4~2.4ghz，为综合考虑系统检测灵敏度和硬件资源划分出128个子信道，实际设计滤波器通带带宽要略大于理论计算选用12.5mhz。
148.（2）使用matlab工具设计一个低通fir原型低通滤波器，系数，n=0，1，
…
，n-1；半带幅频响应理论和实际设计如图 3、图 4所示。
149.（3）将原型滤波器频移累计k次得到一个均匀滤波器组，在第 k次中滤波器频移，0≤k≤k，根据实信号谱线对称性，易得均匀滤波器组的等效幅频响应如图 5、图 6所示。
150.（4）由滤波器组推导多相滤波结构；
151.第k个滤波器的输出描述为：
[0152][0153]
其中为输入第n个点采样信号，n为滤波器阶数，上式中n=kl，k为信道数，l表示常数，l取值范围为2*(6~8)。设计滤波器时考虑到硬件资源通常将n设置为信道数的6~8倍即n=2k*(6~8)，p=0，1，2
……
k-1，l=0，1，2，
…
，l-1。
[0154]
由（3）可知：
[0155][0156]
滤波器具有对称性，则有：
[0157][0158]
令：
[0159]
矩阵
[0160]
矩阵
[0161]
相应的变换域表示为，则多相滤波的计算结构如图 7所示。
[0162]
实施例5
[0163]
基于上述实施例1，步骤s5数字鉴相方法，步骤如下：
[0164]
（1）根据前沿测量引导信息中的到达时间由中频缓存模块中读取脉冲前沿512点中频数据。
[0165]
（2）根据前沿测量引导信息中的信号频率fi对4路中频做对应频点的dft：
[0166]
；
[0167]
m表示dft点数，即读取中频点数；；为输入第n个点采样信号；
[0168]
为信号对应频点的旋转因子；
[0169][0170]
实现时通过dds模块产生相应的系数。
[0171]
（3）对dft计算得到的实部和虚部作反正切得到信号的相位。
[0172][0173]
实现时通过cordic算法可同时得到相位和幅度。
[0174]
（4）重复上述操作直至所有的信号前沿均完成鉴相。

技术特征：
1.一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、对多路中频信号进行采样并缓存，得到多路的中频数据；对其中一路的中频信号进行数字信道化处理，划分出k个子信道；s2、对k个子信道同时进行检测，得到各子信道中的脉冲视频包络；对各子信道的脉冲检波包络分别进行测量得到对应的前、后沿信息；其中，所述各子信道的前、后沿信息至少包括：脉冲前、后沿到达时间、频率、幅度，其中0≤k≤k；s3、对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，得到融合结果；根据所述融合结果产生前沿测量引导信息和后沿脉冲描述字；其中，前沿测量引导信息中包含以下信息：脉冲到达时间、前沿频率，其中0≤i≤500000；s4、基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据；s5、基于前沿频率对所述中频数据进行dft计算，得到鉴相结果；其中，所述鉴相结果包括：相位和数字幅度；s6、对于复杂电磁环境下的时域交叠信号，在信道化检测和编码时同时产生多个前沿测量引导信息，多个前沿测量引导信息数量为4~16个；将产生的前沿引导信息重复s4和s5直至所有脉冲信号相位测完；s7、基于根据脉冲到达时间、前沿频率，将每个鉴相结果与其对应的后沿脉冲描述字进行融合。2.如权利要求1所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，s1中进行数字信道化处理具体包括以下步骤：s101、设置低通fir原型滤波器，系数为，n=0，1，
…
，n-1；其中，n为滤波器阶数；设置滤波器阶数n与信道数k满足倍数关系；对滤波器的通带宽度进行扩展，滤波器的通带宽度计算公式如下：；其中为采样时钟频率，为扩展带宽；s102、将低通fir原型滤波器累计进行k次移频，其中第k次移频，0≤k≤k，对应得到k个滤波器；将k个滤波器组成滤波器组h，所述滤波器组h与其对称频率的滤波器组覆盖完整的全部频谱；s103、基于频率对称性确定第二奈奎斯特区的滤波器组中各个滤波器的编号为：；s104、将多路中频信号分别与本振信号进行混频，变换到第二奈奎斯特区进行中频采样，采样信号信号经过滤波器组h中的各个滤波器分别对应输出得到：；其中，为输入第n个点采样信号；为采样信号信号经过滤波器组h中第k个滤波器输出的信号；为滤波器组h中第k个滤波器的系数；为h中通带0
滤波器系数的倒序；j为虚数单位；n为滤波器阶数。3.如权利要求1所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，s2中得到各子信道的脉冲视频包络，前、后沿信息采用自适应门限检波方法，自适应门限检波方法至少包括以下步骤：s201、获取k个子信道的滤波数据，并基于k个子信道的滤波数据对应计算各子信道的脉冲幅度，计算公式如下：；其中，表示第m个子信道的脉冲幅度；和分别为第m个滤波器输出的实部和虚部；s202、对各子信道的脉冲幅度进行检波，并测量实时噪底；基于噪底和脉冲幅度计算各子信道的浮动门限；比较每个子信道的脉冲幅度与各自浮动门限并得到脉冲视频包络vp；s203、采用高精度时钟对各子信道在脉冲视频包络vp的前沿、后沿进行测量并得到脉冲到达时间、前沿频率。4.如权利要求3所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，s3中采用跟踪编码方式对k个子信道的前、后沿信息分别进行编码融合，包括如下步骤：s301、根据各子信道的脉冲到达时间建立编码器，基于融合准则对各子信道的前、后沿信息进行融合；所述融合准则为：若任意两个子信道的脉冲检波包络到达时间相差为-50~100ns、前沿频率相差为-150~150khz、以及两个子信道顺序相邻，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络属于同一个信号，则对两个子信道的前、后沿信息进行融合；反之，则表示两个子信道所对应的脉冲检波包络为不同的信号，基于不同的信号各自建立对应的编码器；s302、当其中一个编码器收到第一个前沿信息并等待预定时间后没有新的前沿信息到达并更新编码准则时，产生前沿测量引导信息；当一个编码器收到后沿信息并结束编码时产生后沿脉冲描述字。5.如权利要求1所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，s4中采用内部ram缓存多路的中频数据，基于脉冲到达时间，获取对应时刻缓存的多路的中频数据包括如下步骤：s401、在完成多路中频信号采样后，对多路的中频数据进行实时缓存，缓存的空间以数字信道化检测产生前沿测量引导信息的最大延时为下限；s402、多路的中频数据在缓存时，ram使用计时器timer的计时作为存储地址；s403、多路的中频数据在缓存时，ram使用前沿引导信息中的脉冲到达时间信息减去固定延时作为读取起始地址，读取预定长度的中频数据，进行鉴相。6.如权利要求1所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，s5中鉴相结果的获得至少包括如下步骤：s501、根据中的前沿频率对多路的中频数据进行对应频点的dft计算；公式如下：；
其中，m表示dft点数，；为输入第n个点采样信号；为信号对应频点的旋转因子：；s502、对dft计算得到的虚部和实部作反正切得到信号的相位；；其中，分别表示dft运算结果的虚部和实部。7.如权利要求1所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，其特征在于，当多个信号在时域相互交叠频域分离时，对每个信号前沿均完成数字鉴相。8.一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至7任意一项所述的一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法，所述系统包括：参数控制模块，用于设置工作参数；所述工作参数至少包括本振频点、校准时间、校准源频点、工作时长；时钟管理模块，用于产生采样时钟、系统工作时钟，进行时钟频率监控及系统复位；中频采样模块，用于完成多路adc进行配置和同步，对多路中频信号进行同步采样；校准模块，用于控制校准源频点产生固定频点和脉宽脉冲信号，并将校准源脉冲的鉴相结果进行记录和标记形成校准表供测向系统使用；信道化滤波模块，用于生成信道化滤波器组并对输入中频进行多相滤波，将信号划分到相应的信道内；信道化检测模块，用于对各子信道滤波结果进行幅度检波；跟踪编码和测量引导模块，用于根据各子信道前、后沿检测信息，并以到达时间、频率、幅度、以及信道编号完成后沿脉冲描述字编码，同时产生前沿测量开始引导和后沿测量结束引导信息；中频缓存模块，用于以计时器作为写地址存入中频，并根据测量引导信息中的信号到达时间读取固定长度中频信号；数字鉴相模块，用于根据输入引导频率对中频做定点dft和反正切运算获得多路中的中频的相位。

技术总结
本发明公开了一种复杂电磁环境下基于信道化的数字鉴相方法及系统，属于雷达电磁环境监测技术领域。包括以下步骤：S1、对多路中频信号进行采样并缓存；对其中一路的中频信号进行数字信道化处理；S2、得到各子信道前、后沿信息；S3、编码产生前沿测量引导信息；S4、获取对应时刻开始缓存的多路中频数据；S5、进行DFT计算，得到鉴相结果；S6、对于复杂电磁环境下时域交叠信号，信道化检测和编码时同时产生多个前沿测量引导信息，产生的多个前沿引导信息重复S4和S5直至所有脉冲信号相位测完。本发明通过数字信道化将信号滤波到对应的子信道，实现将复杂电磁环境下的多输入信号从频域上分离。分离。分离。


技术研发人员：吴鸿海 张云飞 龚非 张天恒 王平 刘冬青
受保护的技术使用者：南京航天工业科技有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/5