[发明专利]一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于包括如下步骤：

A1、根据高速AD采集特性，结合FPGA同步化数据处理能力，确定宽带碰撞脉冲目标检测并行处理子单元数量，结合高速AD采集时长和并行处理子单元数量确定组间聚类数量；

A2、利用STFT进行数字信道化处理，计算信号功率和频域有效通道号；

A3、完成脉冲目标检测，产生多路并行检测结果矩阵；

A4、根据检测结果矩阵并行完成相邻通道间的频域聚类；

A5、根据频域聚类结果进行相邻时间单元间聚类；

A6、循环执行A4、A5，完成时间域聚类处理；

A7、根据A6聚类结果和组间聚类数量，流水完成组间聚类处理，输出脉冲描述字。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于组间聚类数量确定方法如下：

其中，T_ADC是AD采集时长，单位是毫秒，f_s是AD采样速率，N_win是一个检测窗内时间单元个数，K是一个时间单元数据点数。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于，A2中通过下述方式计算信号功率和频域有效通道号：

AD对宽带碰撞脉冲进行采样，由FPGA将AD采样信号进行同步化处理，将同步化处理后的N路AD数据按照采样顺序缓存至N个并行处理子单元，每个并行处理子单元按照FIFO方式缓存K点数据代表一个时间单元；

N路并行处理子单元同时出数与K点汉明窗数据相乘完成加窗处理，并进行K点STFT处理实现数字信道化，确定频域有效通道号；并求出频域有效通道上所有时间单元功率值，将功率值、M个有效通道号和检测结果缓存至FIFO。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于，利用自适应检测算法完成脉冲目标检测，检测过程中以N_win个时间单元为一个检测窗，N_win取值范围256-1024。

5.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于，A4中通过下述方式并行完成相邻通道间的频域聚类：

从每个FIFO中读取第一个时间单元，组成第一组N个时间单元、并读取M个有效通道对应的检测结果、通道号和功率值；

对N个时间单元中每两个相邻时间单元同时进行下述处理，并行输出N/2路频域间聚类结果，记为Time₁～Time_n，每路包含4个脉冲信息：

S1、对相邻时间单元同一有效通道对应的检测结果进行或操作，得到相邻时间单元合并检测结果，根据检测结果确定脉冲信息的平均通道号、点数和、脉冲起始时间、脉冲结束时间以及功率和，组成临时PDW；

S2，按照S1中方法计算M个有效通道中所有的脉冲信息，取前4个脉冲信息作为通道间聚类临时PDW输出；如果临时PDW数量不足4个则其余填充0，并记录4个临时PDW中有效数据个数。

6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于，通过下述方式确认同一脉冲信息：

每个时钟周期寻找检测结果为1的点并统计连续1的个数；以首次出现检测结果为1的点对应的通道号作为起始通道号，以最后一个连续1的点对应的通道号作为结束通道号，将起始与结束通道间的所有点认为是同一脉冲信息。

7.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的宽带碰撞脉冲实时聚类方法，其特征在于，同一脉冲信息的平均通道号是起始通道号与结束通道号的和乘以通道聚类精度，点数和是检测结果矩阵中1的个数，脉冲起始时间是首次出现检测结果为1的点对应的时间单元，脉冲结束时间是同一脉冲最后一个检测结果为1的点对应的时间单元，功率和是同一脉冲检测结果为1的点对应的功率和。