[发明专利]用于以流方式检测所接收的信号中的脉冲的系统和方法

说明书

本公开涉及用于以流方式检测所接收的信号中的脉冲的系统和方法。阈值检测方法与双差相位调制检测方法融合以为任何数字接收器提供更高性能的脉冲检测方法。第一种脉冲检测技术使用信号功率阈值。当脉冲幅度的平方超过信号功率阈值时，声明脉冲的开始并且开始脉冲处理。第二种脉冲检测技术是基于模型的，并且使用窗口检测器，当脉冲在窗口内具有一致的二阶(通常为d阶)差相位值时，该检测器超过相位差阈值。第一种技术具有低延迟，并且与脉冲宽度无关，但是仅在SNR值大于15dB时操作良好。第二种技术具有较高的延迟，并且需要最小的脉冲宽度，但是以较低的(约0dB)SNR值操作。

技术领域

本文公开的技术通常涉及雷达脉冲检测。特别地，涉及使用数字雷达接收器的雷达脉冲检测。

背景技术

接收器系统是被配置为接收能量波并处理这些能量波以识别在能量波中携带的期望的信息的任何系统。如本文所使用的，“能量波”是在携带能量的同时通过至少一种介质传播的干扰。例如，能量波可以包括电磁波、无线电波、微波、声波或超声波。

通常，接收器系统包括换能器和接收器。换能器可以是被配置为将一种类型的能量转换为另一种类型的能量的任何装置。接收器系统中使用的换能器通常被配置为接收能量波并将这些能量波转换为电信号。天线是换能器的一个示例。接收器处理由换能器生成的电信号，以从电信号中获得期望的信息。期望的信息包括关于能量波中携带的信号的信息。

通常，能量波被用于携带重复信号。重复信号是具有时间周期的信号，在该时间周期内，信号的某些方面会重复。重复信号用于定时操作、同步操作、雷达操作、声纳操作和其他合适的操作。例如，重复信号的特性可以用于同步两个或多个装置。重复信号在下文中将被称为“脉冲”。

检测来自其他雷达的雷达信号的数字雷达接收器具有前端接收器，该接收器会为它们检测到的每个雷达脉冲产生脉冲描述符字(PDW)。它们与雷达系统的不同之处在于它们不会自然地产生距离，并且它们必须处理未知信号，而不是寻找其传输信号的反射形式。这些接收器的数字版本通常被设计为通道器(channelizer)或滤波器组(filter bank)；在每个滤波器通道内，雷达脉冲与其他重合信号分离，并且与总输入带宽相比，其噪声降低了相对滤波器带宽。这些具有增加的信噪比(SNR)的脉冲被处理以生成表示受关注的估计的信号特性的数据，诸如相位调制参数、频率、带宽、到达时间、离开时间、脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲重复间隔和/或到达角度。尽管这样的通道器具有许多优点，但是它们也具有关键的缺点，诸如尺寸大、重量大和功耗大，这些缺点来自于非常大的滤波器组所需的所有乘法器和加法器，无论信号是否存在，滤波器组都必须连续操作。另外，与滤波器组中每个滤波器的带宽和频率不匹配的信号被次优处理或跨滤波器通道被分割，从而导致丢失、错误和不准确的PDW。如果不使用通道器，则必须使用不同的方法来完成降噪和信号分离这两个主要的处理任务。在任一情况下，对于每个所接收的脉冲，必须对分离的信号进行PDW信息处理。为了实现可靠的PDW处理，必须有可靠的脉冲检测。

现有的脉冲检测解决方案依靠阈值交叉(threshold crossing)作为主要检测方法。因此，这种方法将脉冲的处理限制为具有相对较高的信噪比的脉冲(易于与噪声区分的脉冲)。这进而会限制使用阈值技术的任何接收器的检测范围(除非增加了发送器信号功率)。

发明内容

以下详细公开的主题涉及用于通过彼此互补的两种不同方法的组合来更好地检测脉冲的系统和方法。一种方法是使用阈值的常规方法；当脉冲的幅度超过阈值时，声明脉冲的开始并且开始脉冲处理。另一种方法是基于模型的，并且使用窗口检测器，当脉冲在窗口内具有一致的双(通常为d阶)差相位值时，该检测器超过阈值。第一种方法具有低延迟，并且与脉冲宽度无关，但是仅在“良好”(大于15dB)的SNR值时操作良好。因此，阈值检测技术限于容易区分的脉冲。另一种方法具有较高的延迟，并且需要最小的脉冲宽度，但是以较低的(约0dB)SNR值操作。本文中提出的设计融合了这两种方法以产生一种脉冲检测器，该脉冲检测器对于较高的SNR脉冲具有较低的延迟，但是具有额外的延迟也可以检测较低的SNR脉冲。